Analisis Koefisien Rembesan Saluran Irigasi Pada Tanah Andepts Dalam Skala Laboratorium
ANALISIS KOEFISIEN REMBESAN SALURAN IRIGASI PADA TANAH ANDEPTS DALAM SKALA LABORATORIUM SKRIPSI OLEH: SITI AISYAH RITONGA
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS KOEFISIEN REMBESAN SALURAN IRIGASI PADA TANAH ANDEPTS DALAM SKALA LABORATORIUM
SKRIPSI OLEH :
SITI AISYAH RITONGA 100308010/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing
( Prof. Dr. Ir. Sumono, MS ) Ketua
(Achwil Putra Munir, STP, M.Si ) Anggota
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
SITI AISYAH RITONGA: Analisis koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium, dibimbing oleh SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Pengukuran rembesan dilapangan dengan menghitung selisih antara kehilangan air dan evapotranspirasi ditambah perkolasi. Dilapangan sulit untuk dilakukan pengukuran rembesan langsung. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis nilai koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai koefisien rembesan berkisar antar 60082,56 mm/hari sampai 65059,2 mm/hari yang menunjukkan tanah pada skala laboratorium belum mantap sehingga perlu dilakukan pemantapan yang lebih lama lagi mendekati kondisi lapangan. Garis aliran rembesan yang membentuk lengkung yang cukup besar dan lebih banyak langsung jatuh kebawah yang menunjukkan bahwa tanah memiliki nilai porositas yang tinggi, sehingga perlu dilakukan pemadatan dan pemantapan tanah yang lebih lama untuk mencapai tingkat kemantapan yang tinggi.
Kata Kunci: Debit Rembesan, Koefisien Rembesan, Garis Aliran Rembesan.
ABSTRACT
SITI AISYAH RITONGA : Analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale, suvervised by SUMONO and ACHWIL PUTRA MUNIR
The measuring of seepage on the field by counting the difference between the cost of water and evapotranspiration is plus percolation. It is difficult to measure the seepage directly on the field. This research done to analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale. The research output shows the number of coefficient of seepage is about 60082,56 – 65059,2. It means that the soil of the laboratory scale is not good yet. The current line of seepage forms curve wich is huge enough and more and falls down directly. It means that the soil has a high prosity number.
Keyword : coefficient of seepage, The current line of seepage
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Siti Aisyah Ritonga dilahirkan di Simatorkis, Padangsidimpuan pada tanggal 23 Agustus 1991 dari Ayah Alm. Abdul Murad Ritonga dan Ibu Berlian Nadeak. Penulis merupakan anak ketujuh dari tujuh bersaudara.
Tahun 2010 penulis lulus dari MAN 1 Padangsidimpuan dan pada tahun 2010 lulus seleksi masuk Universitas Sumatera Utara melalui jalur undangan (PMP). Penulis memilih Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif menjadi anggota IMATETA (Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian).
Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PT. Raya Padang Langkat (RAPALA) Kecamatan Gebang Kabupaten Langkat pada tahun 2013.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini .
Adapun judul dari skripsi ini adalah “Analisis Koefisien Rembesan Saluran Irigasi pada Tanah Andepts dalam Skala Laboratorium” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatra Utara, Medan.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada Prof. Dr. Ir. Sumono, MS selaku ketua komisi pembimbing dan Achwil Putra Munir, STP, M.Si selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan pada masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Juli 2014
Penulis
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ABSTRACT RIWAYAT HIDUP...............................................................................................i KATA PENGANTAR .......................................................................................ii DAFTAR ISI .....................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR .........................................................................................iv DAFTAR TABEL .............................................................................................v DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................vi PENDAHULUAN Latar Belakang...................................................................................................1 Tujuan Penelitian ...............................................................................................2 Manfaat penelitian .............................................................................................3 TINJAUAN PUSTAKA Irigasi ................................................................................................................4 Efisiensi Penyaluran Air ....................................................................................5 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Penyaluran Air
Evaporasi ...............................................................................................6 Perkolasi ................................................................................................7 Rembesan...............................................................................................8 Faktor Faktor yang Mempengaruhi Rembesan ...................................................12 Tekstur tanah..........................................................................................13 Kerapatan massa tanah ...........................................................................15 Kerapatan partikel tanah.........................................................................16 Porositas.................................................................................................17 Kandungan bahan organik tanah.............................................................18 Tanah Andepts...................................................................................................19 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................21 Bahan dan Alat ..................................................................................................21 Metode Penelitian ..............................................................................................22 Prosedur Penelitian ............................................................................................22 Parameter Penelitian ..........................................................................................24 HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Sifat Fisik Tanah Tekstur tanah..........................................................................................26 Kerapatan massa tanah ...........................................................................26 Kerapatan partikel tanah.........................................................................27 Porositas tanah .......................................................................................28 Kandungan bahan organik tanah.............................................................29 Kehilangan Air Evaporasi ...............................................................................................30 Perkolasi ................................................................................................31 Rembesan Pada Bendung .......................................................................32 Gambar Garis Aliran Rembesan .............................................................33 KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................................37
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................38 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
1. Sketsa penampang melintang saluran irigasi bendungan ................................10 2. Diagram segitiga tekstur tanah menurut USDA .............................................14 3. Penampang garis aliran pada saluran ..............................................................34 3. Garis aliran rembesan pada dinding/tebing kanan saluran...............................34 4. Garis aliran rembesan pada dinding/tebing kiri saluran...................................35
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
1. Laju perkolasi pada berbagai jenis aliran.......................................................8 2. Koefisien rembesan untuk beberapa jenis tanah.............................................11 3. Berat jenis dari berbagai jenis tanah .............................................................17 4. Golongan order tanah menurut sistem klasifikasi............................................20 5. Hasil analisa tekstur tanah..............................................................................26 6. Hasil analisa kerapatan massa tanah ...............................................................26 7. Hasil analisa kerapatan partikel tanah.............................................................27 8. Hasil analisa porositas tanah ..........................................................................28 9. Hasil pengukuran kehilangan air pada saluran ................................................30 10. Pengukuran garis rembesan pada dinding kanan dan dinding kiri saluran .....33
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
1. Flowchart Penelitian .....................................................................................40 2. Gambar saluran skala laboratorium ...............................................................41 3. Analisis sifat fisik tanah ................................................................................44 4. Perhitungan nilai kerapatan massa, kerapatan partikel dan porositas tanah ....45 5. Perhitungan evaporasi ....................................................................................49 6. Perhitungan debit dan koefisien rembesan......................................................50 7. Gambar ..........................................................................................................59
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
SITI AISYAH RITONGA: Analisis koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium, dibimbing oleh SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Pengukuran rembesan dilapangan dengan menghitung selisih antara kehilangan air dan evapotranspirasi ditambah perkolasi. Dilapangan sulit untuk dilakukan pengukuran rembesan langsung. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis nilai koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai koefisien rembesan berkisar antar 60082,56 mm/hari sampai 65059,2 mm/hari yang menunjukkan tanah pada skala laboratorium belum mantap sehingga perlu dilakukan pemantapan yang lebih lama lagi mendekati kondisi lapangan. Garis aliran rembesan yang membentuk lengkung yang cukup besar dan lebih banyak langsung jatuh kebawah yang menunjukkan bahwa tanah memiliki nilai porositas yang tinggi, sehingga perlu dilakukan pemadatan dan pemantapan tanah yang lebih lama untuk mencapai tingkat kemantapan yang tinggi.
Kata Kunci: Debit Rembesan, Koefisien Rembesan, Garis Aliran Rembesan.
ABSTRACT
SITI AISYAH RITONGA : Analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale, suvervised by SUMONO and ACHWIL PUTRA MUNIR
The measuring of seepage on the field by counting the difference between the cost of water and evapotranspiration is plus percolation. It is difficult to measure the seepage directly on the field. This research done to analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale. The research output shows the number of coefficient of seepage is about 60082,56 – 65059,2. It means that the soil of the laboratory scale is not good yet. The current line of seepage forms curve wich is huge enough and more and falls down directly. It means that the soil has a high prosity number.
Keyword : coefficient of seepage, The current line of seepage
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Air merupakan kebutuhan yang mutlak bagi makhluk hidup. Khususnya
bagi manusia, setiap hari harus tersedia air bersih dengan jumlah yang cukup untuk berbagai keperluan, antara lain rumah tangga, pertanian dan hewan ternak. Di beberapa daerah kebutuhan akan air ini bisa tercukupi dengan tersedianya sumber-sumber air yang mudah didapat baik berupa sumur, sungai, kolam-kolam maupun sumber mata air. Di daerah lainnya air hanya bisa didapat dari sumber air yang terbatas sekali terutama waktu musim kemarau. Hal ini akan menimbulkan masalah / kesulitan bagi lingkungan kehidupan manusia (Idkham, 2005).
Irigasi merupakan bentuk kegiatan penyediaan, pengambilan, pembagian, pemberian dan penggunaan air untuk pertanian dengan menggunakan satu kesatuan saluran dan bangunan berupa jaringan irigasi. Dalam cakupan pengertian pengembangan irigasi berkelanjutan (sustainable irrigation development), pengertian pertanian harus diartikan bukan hanya pertanian tumbuhan dan tanaman pangan, tetapi mencakup pertanian ternak dan ikan (perikanan) (Pusposutardjo, 2001).
Dengan adanya saluran irigasi maka pemberian air ke daerah-daerah pertanian akan dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan air pada areal tersebut. Namun dengan pengontrolan yang ketat masih ada kemingkinan-kemungkinan terjadinya kehilangan air pada saluran irigasi, terutama pada saluran-saluran tanah. Kehilangan air pada saluran seperti adanya limpasan, transpirasi vegetasi pada saluran, evaporasi dalam saluran, rembesan, maupun perkolasi. Untuk itu
1
Universitas Sumatera Utara
2
pembangunan saluran irigasi yang dapat memperkecil terjadinya kehilangan air sangat penting untuk diperhatikan.
Kehilangan air pada saluran selain disebabkan faktor-faktor diatas, juga dipengaruhi oleh keadaan tanahnya seperti jenis tanah, tekstur tanah, porositas tanah dan bahan organik tanah. Berbeda jenis tanahnya berbeda pula besarnya kehilangan air di saluran terutama kehilangan melalui perkolasi dan rembesan air. Berbagai jenis tanah dipergunakan dalam budidaya pertanian, diantaranya adalah tanah Andepts. Tanah Andepts merupakan salah satu tanah yang dinilai cukup potensial dan tersebar pada beberapa tempat dan daerah tropika (Darmawijaya, 1990 dalam Hutabarat, 2010).
Menyikapi untuk keberhasilan meningkatkan efisiensi penyaluran air dengan memanfaatkan tanah Andepts perlu diketahui besarnya setiap komponen penyebab kehilangan air pada saluran air.
Seperti diketahui, pengukuran laju rembesan di lapangan sulit dilakukan,. karena rembesan harus diukur dari hulu sampai hilir pada saluran irigasi. Untuk itu dibutuhkan ketelitian yang baik dalam pengukuran rembesan di saluran irigasi. Oleh karena itu sebelum menghitung kehilangan air karena rembesan di lapangan perlu didahului melalui penelitian di laboratorium untuk dapat lebih memahami dan lebih terinci menentukan besarnya komponen-komponen kehilangan air di saluran irigasi terutama laju rembesan air dan perkolasi.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis koefisien rembesan saluran
irigasi pada tanah Andepts dalam skala Laboratorium.
Universitas Sumatera Utara
2 Manfaat Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai rancangan saluran irigasi.
Universitas Sumatera Utara
Irigasi
TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian irigasi secara umum yaitu pemberian air ke tanah dengan maksud untuk memasok lengas esensial bagi pertumbuhan tanaman. Tujuan umum irigasi, yaitu (1) menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan jangka pendek, (2) mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga akrab untuk pertumbuhan tanaman, (3) mengurangi bahaya kekeringan, (4) mencuci atau melarutkan garam dalam tanah, (5) mengurangi bahaya pemipaan tanah, (6) melunakkan lapisan olah dan gumpalan-gumpalan tanah, (7) menunda pertunasan dengan cara pendinginan lewat evaporasi (Pusposutardjo, 2001).
Air irigasi diberikan ke areal pertanaman dengan beberapa cara : 1. Permukaan tanah, dengan penggenangan (flooding) atau alur (furrows)
Pemberian air dengan cara ini memiliki efisiensi yang rendah karena air pada zona perakaran semakin ke ujung maka air akan semakin sedikit mengalir. 2. Bawah tanah, dalam hal ini permukaan tanah dibasahi sedikit apabila ada atau dengan pemasangan pipa di bawah tanah. Pemberian air dengan cara ini memiliki efisiensi yang rendah karena mengakibatkan kondisi penggaraman dan alkali yang kurang produktif yang ditimbulkan oleh kapilerasi ke atas aliran air dari permukaan air tanah yang dangkal.
4
Universitas Sumatera Utara
5
3. Irigasi curah Pemberian air dengan cara seperti ini memilki efisiensi yang cukup tinggi karena air masuk ke zona perakaran secara serentak (bersamaan).
4. Irigasi tetes Pemberian air dengan cara seperti ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan irigasi curah. Karena pada irigasi tetes air langsung masuk ke daerah perakaran.
(Hansen, dkk, 1992). Israelsen dan Hansen (1962) menggolongkan efisiensi irigasi meliputi (a)
Efisiensi penyaluran air, (b) Efisiensi pemakaian air, (c) Efisiensi penggunaan air, (d) Efisiensi penyimpanan air, (e) Efisiensi pemakaian air konsumtif, dan (f) Efisiensi distribusi air.
Tujuan untuk mengetahui konsep-konsep efisiensi tersebut adalah untuk menunjukkan bagaimana meningkatkan efisiensi irigasi yang lebih tinggi.
Efisiensi penyaluran air
Efisiensi penyaluran (Conveyance efficiency) adalah efisiensi di saluran
pembawa air yang dapat dihitung dengan rumus :
Ec
=
x
100
%
...............................................................................................(1)
dimana :
Ec = Efisiensi penyaluran
Wf = jumlah air yang di salurkan
Wr = jumlah air yang diambil dari sungai / sumbernya
(Sumadiyono, 2011).
Universitas Sumatera Utara
6
Efisensi penyaluran air merupakan konsep awal untuk mengevaluasi kehilangan air, karena saluran sebagai penyalur air dari sumber utama ke areal pertanian dan kehilangan air bermula dari penyaluran tersebut.
Dumairy (1992) menyatakan efisiensi penyaluran air (Ec) dipengaruhi oleh faktor-faktor :
(1) Kondisi jaringan irigasi, bangunan dan salurannya ; kehilangan air banyak terjadi pada waktu pengaliran, baik karena penguapan maupun peresapan / rembesan
(2) Adanya penyadapan air secara liar oleh petani pada saluran sekunder dan primer guna dialirkan secara langsung ke petak persawahan
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Penyaluran Air
Evaporasi
Evaporasi adalah proses menguapnya air dari permukaan daratan dan permukaan lautan menuju atmosfir bumi. Besar kecilnya evaporasi dipengaruhi oleh faktor-faktor suhu air, suhu udara, kelembaban tanah, kecepatan angin, tekanan udara dan sinar matahari. Suhu air, suhu udara dan sinar matahari berbanding lurus dengan besarnya evaporasi. Sementara kelembaban tanah, kecepatan angin dan tekanan udara berbanding terbalik dengan besarnya evaporasi. Apabila kecepatan angin besar maka evaporasi akan semakin cepat. Perhitungan besarnya evaporasi biasanya dinyatakan dalam mm/hari (Dumairy, 1992).
Cara yang paling banyak digunakan untuk mengetahui volume evaporasi dari permukaan air bebas adalah dengan menggunakan panci evaporasi. Beberapa
4
Universitas Sumatera Utara
7
percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa evaporasi yang terjadi dari panci evaporasi lebih cepat dibanding dari permukaan air yang luas. Untuk itu hasil pengukuran dari panci evaporasi harus dikalikan dengan suatu koefisien seperti terlihat pada rumus dibawah ini (Triatmodjo, 2008 : hal 69, dalam Bunganaen , 2009). E = k Ep ............................................................................................................(2) dimana : E = evaporasi dari badan air (mm/hari) k = koefisien panci (0,8) EP = evaporasi dari panci (mm/hari) Triatmodjo (2008 hal : 70 dalam Bunganaen, 2009) menyebutkan koefisien panci bervariasi menurut musim dan lokasi, yaitu berkisar antara 0,6 sampai 0,8. Biasanya digunakan koefisien panci tahunan sebesar 0,7.
Perkolasi Daya perkolasi p adalah laju perkolasi maksimum yang dimungkinkan,
yang besarnya dipengaruhi oleh kondisi tanah dalam zona tidak jenuh, yang terletak di antara permukaan tanah dengan permukaan air tanah. Perkolasi tidak mungkin terjadi sebelum zona tidak jenuh mencapai kapasitas lapang (field capacity) (Soemarto, 1995).
Laju perkolasi dapat diklasifikasikan oleh U.S. Soil Conseravation Service sebagai berikut
Universitas Sumatera Utara
8
Tabel 1. Laju perkolasi pada berbagai jenis aliran
Jenis
Aliran Deras Aliran Sedang Aliran Lunak Aliran Cukup lambat Aliran Lambat Aliran Sangat lambat
In./hr >6,3 2,0 – 6,3 0,63 – 2,0 0,20 – 0,63 0,05 – 0,20 < 0,05
Laju perkolasi mm/hr >160 50 – 160 16 – 50 5,0 – 16 1,25 – 5,0 < 1,25
(Kohnke, 1968).
Rembesan
Menurut Wesley (1973 dalam Idkham, 2005) permealibitas atau daya rembesan adalah kemampuan tanah untuk dapat melewatkan air. Air yang dapat melewati tanah hampir selalu linear, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk yang teratur (smooth curve).
Tanah terdiri atas butiran-butiran dengan rongga yang saling berhubungan di antara butiran tersebut. Oleh karena itu tanah memiliki sifat permeabilitas, yaitu air dapat mengalir atau merembes melalui butiran, walaupun dengan kecepatan yang sangat lambat pada jenis tanah berbutir halus (lempung dan liat). Rembesan terjadi akibat dari perbedaan potensial energi. Konsep ini sama dengan konsep aliran air di dalam pipa pada mekanika fluida. Hukum Darcy menyatakan bahwa kecepatan rembesan dalam tanah sebanding dengan gradien hidrolik dan dituliskan sebagai : Volume : q1t = kiAt
q1 = kiA..... .................................................................................................(3)
Universitas Sumatera Utara
9
dimana q1 = debit aliran
i = gradien hidrolik
A = luas penampang aliran
k =sifat fisik tanah yang disebut koefisien rembesan atau koefisien
permeabilitas. Juga disebut konduktivitas hidrolik.
Gradien hidrolik adalah perbandingan perubahan tinggi hidrolik terhadap jarak
horizontal, yaitu :
i
=
ℎ
..............................................................................................(4)
dimana ∶ ℎ adalah perubahan tinggi hidrolik dan L adalah jarak perubahan tersebut
terjadi. Untuk rembesan pada dasar saluran dihitung dengan persamaan dari
(Gambar 1) :
q1 = k (h/L) A
k
=
1 ℎ
...........................................................................................(5)
dimana : k = koefisien rembesan dasar saluran
q1 = debit aliran pada dasar saluran
L = tebal dasar saluran
h = tinggi hidrolik
A = Luas penampang melintang dasar saluran
(Wesley, 2012).
Universitas Sumatera Utara
10
dz dx
Gambar 1. Sketsa penampang melintang saluran irigasi bendungan
Menurut Hardiyatmo (1992) hukum Darcy dapat juga diterapkan untuk
menghitung debit rembesan yang melalui struktur bendungan (Gambar 1). Dalam
merencanakan sebuah bendungan, perlu diperhatikan stabilitasnya terhadap
bahaya longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui
tubuh bendungannya. Berikut adalah cara untuk menentukan rembesan lewat
bendungan dengan cara Dupuit (1863), dimana besarnya rembesan per satuan
lebar arah tegak lurus bidang gambar yang diberikan oleh Darcy adalah
q2 = kiA yang menganggap bahwa gradien hidrolis (i) adalah sama dengan
kemiringan permukaan freatis dan besarnya konstan dengan kedalamannya, yaitu
i = dz/dx. Maka dapat ditulis,
q2
=
k
z
Universitas Sumatera Utara
11
∫0 2 dx = ∫21
q2
=
2
(H12 – H22)
Kalau H2 = 0
q2
=
2
H12
k
=
2 2 12
......................................................................................................... (6)
dimana :
q2 = Debit rembesan per satuan panjang bendungan
k = koefisien rembesan
d = jarak mendatar diukur dari titik kontak permukaan air di hulu bendungan
dengan bidang kemiringan bendung hingga dasar lapisan kedap air di hilir
bendungan
H1 = tinggi air di hulu bendungan
H2 = tinggi air di hilir bendungan
(Suprapto, 2003).
Beberapa nilai koefisien rembesan pada beberapa jenis tanah dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2. Koefisien rembesan untuk beberapa jenis tanah
Bahan Kerikil Pasir kasar Pasir sedang Pasir halus Lanau
Lempung kelanauan
Lempung
(Wesley, 2012).
Koefisien Rembesan (m/detik) ≥ 0,01 10-2 sampai 10-3 10-3 sampai 10-4 10-5 sampai 10-6 10-6 sampai 10-7
10-7 sampai 10-9
10-8 sampai 10-11
Uraian Dapar dikeringkan dengan pemompaan, yaitu, air akan keluar dari rongga karena gravitasi. Air tidak dapat mengalir keluar dari rongga karena gravitasi Hampir tidak dapat dirembes air
Universitas Sumatera Utara
12
Faktor-faktor yang mempengaruhi rembesan Koefisien rembesan tergantung pada beberapa faktor yaitu :
a. Tekstur tanah, apabila tekstur tanah liat maka laju rembesan rendah hal ini karena tekstur liat lebih kuat memegang air, demikian pula sebaliknya untuk tanah pasir.
b. Ukuran pori-pori tanah, apabila ukuran pori besar maka laju rembesan semakin besar juga karena pori tanah yang besar akan memudahkan air masuk melalui pori tersebut dan akan semakin cepat merembes. Dan sebaliknya apabila ukuran pori tanah kecil.
c. Kekasaran permukaan butiran tanah, apabila butiran tanah terlau kasar maka laju rembesan akan besar karena permukaan tanah yang kasar sulit menyimpan air.
d. Bahan organik tanah (BOT), apabila tanah mengandung bahan organik yang tinggi maka laju rembesan akan semakin kecil karena kandungan BOT yang tinggi dapat memperkecil laju air.
e. Derajat kejenuhan tanah, apabila derajat kejenuhan tanah rendah maka rembesan akan semakin besar karena air akan berpindah dari potensial tinggi ke potensial rendah dan pada saat itu air akan lebih cepat mengalir ke bagian tanah yang kering atau potensialnya rendah. Pada tanah berlempung struktur tanah memegang peranan penting dalam menentukan koefisien rembesan. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi sifat rembesan tanah lempung adalah konsentrasi ion dan ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran lempung (Vidayanti, 2010).
Universitas Sumatera Utara
13
f. Struktur tanah, apabila struktur tanah remah maka laju rembesan besar hal ini karena pada tanah struktur remah air akan lebih mudah lolos, demikian pula sebaliknya untuk struktur tanah gumpal. Selain itu struktur tanah remah memiliki tingkat kemantapan yang rendah , demikian pula sebaliknya untuk struktur tanah gumpal (Hasibuan,2011). Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran
pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah yang mengandung butiran-bituran halus memiliki harga k yang lebih rendah daripada tanah yang memiliki butiran kasar (Craig, 1987).
Beberapa faktor sifat fisik tanah yang mempengaruhi koefisien rembesan, lebih dirinci dalam uraian berikut ini:
Tekstur tanah Ukuran relatif partikel tanah dinyatakan dalam istilah tekstur, yang
mengacu pada kehalusan atau kekerasan tanah. Lebih khasnya tekstur adalah perbandingan relatif pasir, debu dan tanah liat. Partikel debu terasa halus seperti tepung dan mempunyai sedikit kecenderungan untuk saling melekat atau menempel pada partikel lain. Tanah dengan kapasitas terbesar untuk menahan air melawan tarikan gravitasi merupakan ciri utama tanah liat. Tanah berdebu mempunyai kapasitas besar untuk menyimpan air yang tersedia untuk pertumbuhan tanaman. Pada tanah yang bertekstur lebih halus, kadar air pada tegangan air yang sama lebih tinggi dibandingkan tanah bertekstur kasar. Dengan demikian tanah bertekstur halus lebih kuat menahan air dibanding tanah yang bertekstur kasar (Foth, 1951).
Universitas Sumatera Utara
14 Di lapangan tekstur ditetapkan berdasarkan perasaan yakni dengan cara memijit tanah diantara telunjuk jari tangan dan ibu jari tangan. Dengan cara laboratorium didasarkan atas kenyataan bahwa bagian-bagian kasar seperti pasir akan cepat jatuh kebawah, sedangkan partikel-partikel halus akan lambat jatuh seperti debu, dan yang terakhir mengendap adalah partikel-partikel yang lebih halus seperti partikel liat. United states Departement of Agriculture (USDA) mengklasifikasikan tekstur tanah berdasarkan atas dari fraksi-fraksi utama dari partikel tanah yaitu sebanyak 12 kelas tekstur. Berikut adalah gambar diagram segitiga tekstur tanah menurut USDA.
Gambar 2 : Diagram segitiga tekstur tanah menurut USDA (Foth (1994).
Universitas Sumatera Utara
15
Kerapatan massa tanah
Menurut Foth (1994), kerapatan massa adalah bobot per satuan volume
tanah total yang biasanya dinyatakan sebagai gram per centimeter kubik. Menurut
Islami dan Utomo (1995), bobot volume tanah “bulk density” yaitu nisbah antara
massa total tanah dalam keadaan kering dengan volume total tanah.
B
=
Mp Vt
................................................................................................
(7)
dimana :
B = kerapatan massa (bulk density) (g/cm3)
Mp = Massa padatan tanah (g) Vt = Volume total tanah (cm3)
Tanah-tanah yang tersusun dari partikel yang halus dan tersusun secara
tidak teratur, mempunyai struktur yang baik, ruang porinya tinggi sehingga bobot volumenya rendah (sekitar 1,2 g/cm3). Tanah yang baru berkembang mengandung
bahan organik tinggi karena kepadatan jenis bahan organik rendah, maka bobot volume tanah rendah, mempunyai bobot volume kurang dari 1,0 g/cm3
(Islami dan Utomo, 1995).
Menurut Islami dan Utomo (1995) besarnya bobot volume atau kerapatan massa (bulk density) tanah-tanah pertanian bervariasi dari sekitar 1,0 g/cm3 sampai 1,6 g/cm3, yang dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik tanah dan struktur tanah atau lebih khusus bagian rongga pori tanah.
Bila dinyatakan dalam gram per centimeter kubik, kerapatan massa pada permukaan tanah liat yang berbutir-butir biasanya berkisar dari 1,0 sampai 1,3. Tanah permukaan yang bertekstur kasar biasanya akan berkisar dari 1,3 sampai
Universitas Sumatera Utara
16
1,8. Perkembangan yang lebih besar dari struktur pada tanah permukaan yang bertekstur halus menjadi penyebab lebih rendahnya kerapatan massa dibandingkan dengan tanah yang lebih berpasir (Foth, 1994).
Kerapatan partikel tanah
Kerapatan partikel adalah nisbah antara massa padatan dengan volume padatan tanah.
Pd
=
Mp Vp
.............................................................................................................
(8)
dimana: P = Kerapatan partikel tanah (g/cm3) Mp = Massa padatan tanah (g) Vp = Volume tanah kering (cm3) Besarnya kerapatan partikel tanah pertanian bervariasi diantara 2,2 g/cm3 sampai 2,8 g/cm3, dipengaruhi terutama oleh kandungan bahan organik tanah dan
kepadatan jenis partikel penyusun tanah. Kandungan bahan organik yang tinggi
menyebabkan tanah mempunyai bobot jenis partikel (particel density) rendah. Tanah Andosol misalnya, nilai kerapatan partikel hanya 2,2 – 2,4 g/cm3
(Islami dan Utomo, 1995).
Menurut Hardiyatmo (1992) dalam Idkham (2005) nilai berat jenis dari berbagai jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 3 :
Universitas Sumatera Utara
17
Tabel 3. Berat jenis dari berbagai jenis tanah Jenis tanah
Kerikil Pasir Liat tak organik Liat organik Lempung tak organik Humus Gambut
Kerapatan partikel (g/cm3) 2,65 - 2,68 2,65 – 2,68 2,62 – 2,68 2,58 – 2,65 2,68 – 2,75 1,37 1,25 – 1,80
Sumber : Hardiyatmo (1992). Porositas
Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah. Tanah yang porous berarti tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk pergerakan air dan udara masukkeluar tanah secara leluasa, sebaliknya untuk tanah tidak porous (Hanafiah, 2005).
Hardjowigeno (1987), menyatakan bahwa nilai bulk density dan particel density merupakan petunjuk kepadatan tanah atau porositas, makin padat suatu tanah maka makin tinggi nilai bulk densitynya, yang berarti makin sulit meneruskan air atau ditembus akar.
Untuk menghitung persentase ruang pori (θ) yaitu dengan membandingkan nilai kerapatan massa dan kerapatan partikel dengan persamaan: θ = �1- Bd� ×100%......................................................................................... (9)
Pd
dimana: θ = porositas (%) Bd = Kerapatan massa (g/cm3)
Universitas Sumatera Utara
18
Pd = Kerapatan partikel (g/cm3) (Hansen, dkk, 1992).
Nilai porositas tanah pertanian bervariasi dari 40 sampai 60 %, sedang nilai rasio rongga dari 0,3 - 2,0. Porositas dipengaruhi oleh ukuran partikel dan struktur. Tanah berpasir mempunyai porositas rendah (40 %) dan tanah lempung mempunyai porositas tinggi, jika struktunya baik dapat mempunyai porositas 60% (Islami dan Utomo, 1995).
Kandungan bahan organik tanah Bahan organik tanah adalah fraksi organik tanah yang berasal dari
biomassa tanah dan biomassa luar-tanah. Biomassa tanah adalah massa total flora dan fauna tanah hidup serta bagian vegetasi yang hidup dalam tanah (akar). Biomassa luar-tanah adalah massa bagian vegetasi yang hidup di luar tanah (daun, batang, cabang, ranting, bunga, buah, dan biji). Bahan organik dibuat dalam organisme hidup dan tersusun atas banyak sekali senyawa karbon. Di dalam tanah, bahan organik bercampur dengan bahan mineral. Bahan organik tanah (BOT) memajukan kebaikan struktur dan konsistensi tanah, dan dengan demikian memperbaiki aerasi, permeabilitas, dan daya tahan menyimpan air. BOT dapat menambat air sampai 20 kali lipat bobotnya sendiri (Notohadiprawiro, 1998).
Tanah-tanah mineral pada umumnya mempunyai kandungan bahan organik sekitar 3 % - 5 %. Kandungan bahan organik pada satu jenis tanah berbeda menurut kedalamannya. Semakin dalam tanah, semakin berkurang kandungan bahan organiknya, demikian pula dengan pengolahan tanah, semakin sering tanah diolah, semakin berkurang kandungan bahan organik tanah tersebut (Hasibuan, 2011).
Universitas Sumatera Utara
19
Tanah Andepts Tanah andosol atau andepts, mempunyai tekstur liat berlempung dan
struktur tanahnya termasuk granular halus. Tanah ini dibentuk dalam abu volkan dan mempunyai horizon A. Adapun ciri tanah horizon A yaitu warna coklat tua, tekstur liat, struktur granular sedang, lemah, agak pekat, batas horizon nyata dan berombak (Soil survey manual 1993, dalam Hutabarat 2010).
Menurut (Darmawijaya 1990, dalam Hutabarat 2010) Andepts merupakan salah satu tanah yang dinilai cukup potensial dan tersebar pada beberapa tempat di daerah tropika. Akhir-akhir ini andepts mendapat perhatian secara khusus. Tanah andepts tanah yang berwarna hitam mengandung bahan organik dan lempung amorf, serta sedikit silika yang terbentuk dari abu vulkanik dan umumnya ditemukan di daerah dataran tinggi.
Tanah andosol atau andepts terbentuk dari abu vulkan muda dengan bahan organik yang tinggi, tekstur lapisan tanah atas pasir berlempung, tekstur lapisan bawah berliat, bersolum dalam sehingga kapasitas infiltrasi dan pekolasinya tinggi (Utomo 1989 dalam Hutabarat 2010).
Golongan (order) tanah dan kumpulan (sub order) tanah menurut sistem klasifikasi tahun 1970 dan persamaannya dengan sistem klasifikasi tanah tahun 1949, dapat dilihat pada Tabel 4 dibawah ini :
Universitas Sumatera Utara
20
Tabel 4. Golongan order tanah dan sub order tanah menurut sistem klasifikasi
Golongan (order) Inceptisol
Arti kata Tanah muda
Sumber : Rafi’i (1982).
Kumpulan (sub order) Andepts Aquepts
Ochrepts Plaggept Tropept Umbrept
Aproksimasi dengan sistem 1949
Andosol, Burn Acid Beberapa Brown
Forest, Low, Humic Gley, dan Humic
Gley soils
Inceptisol berasal dari bahasa latin yang konotasinya adalah tanah muda. Golongan tanah ini memberikan daya dukung yang lebih baik untuk dijadikan lahan-lahan pertanian dan rerumputan. Inceptisol meliputi 15,7 % dari seluruh golongan tanah. Namun demikian golongan tanah ini mengambil peranan kecil dalam hubungannya dengan produksi bahan makanan dunia. Salah satu kumpulan atau order inceptisol adalah Andept (Rafi’i 1982 dalam Nasution, 2010).
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian USU untuk
menganalisis nilai koefisien rembesan. Pengukuran sifat fisik tanah dan kandungan bahan organik tanah dilakukan di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara pada bulan Maret - Mei 2014.
Alat dan Bahan Penelitian Alat penelitian
Stopwatch digunakan untuk menghitung waktu, kalkulator digunakan untuk perhitungan, tape digunakan untuk mengukur panjang saluran, ring sample untuk analisis sifat fisik tanah, gelas ukur untuk menghitung volume total rembesan yang ditampung secara langsung, oven untuk mengeringkan tanah, evapopan untuk mengukur besarnya penguapan, timbangan digital untuk menghitung berat tanah, erlenmeyer untuk mengukur kerapatan partikel tanah dan alat tulis untuk mencatat data yang diperoleh dari penelitian. Ayakan 20 mesh untuk mengayak tanah.
Bahan penelitian Rancangan saluran irigasi buatan untuk sarana analisis koefisien rembesan
dalam skala laboratorium. Tanah andepts sebagai bahan yang akan diteliti tingkat rembesannya. Papan triplek yang digunakan untuk membangun saluran dan kawat kassa untuk menjaga agar tanah tidak longsor sewaktu mengukur rembesan.
21
Universitas Sumatera Utara
22
Metode Penelitian Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen dan
berdasarkan lokasinya merupakan penelitian laboratorium.
Prosedur penelitian
1. Merancang saluran irigasi buatan skala Laboratorium (Lampiran 2)
Dengan rincian sebagai berikut :
Saluran persegi panjang
Panjang saluran
: 1,5 m
Tebal tebing / bendung : 40 cm
Lebar saluran
: 40 cm
Dalam saluran
: 20 cm
Tebal dasar saluran : 20 cm
2. Tekstur tanah
Tekstur tanah dianalisis di laboratorium dengan sampel tanah kering
udara. Kemudian dari hasil laboratorium ditentukan tekstur tanah
menggunakan segitiga USDA.
3. Kerapatan massa (Bulk Density)
a. Diambil tanah dengan ring sample pada saluran
b. Ditimbang berat tanah c. Diovenkan tanah selama 24 jam dengan suhu 1050C dan ditimbang
berat tanah kering oven.
d. Diukur diameter dan tinggi ring sample.
Universitas Sumatera Utara
23
e. Dihitung volume ring sample sebagai volume total tanah dengan rumus : V = π r2t.
f. Dihitung kerapatan massa tanah dengan menggunakan persamaan (7) 4. Kerapatan partikel (Particle Density)
a. Ditimbang berat tanah kering oven. b. Dimasukkan tanah kering oven ke dalam erlenmayer. c. Erlenmayer diisi air sampai batas kapasitas erlenmeyer dan dicatat
sebagai volume air dan volume partikel tanah. d. Dicatat volume air yang dimasukkan ke dalam Erlenmeyer
Volume partikel tanah adalah volume erlenmeyer dikurangi volume air yang dimasukkan kedalam erlenmeyer e. Dihitung kerapatan partikel tanah dengan menggunakan rumus persamaan (8) 5. Porositas tanah Dihitung nilai porositas tanah dengan menggunakan persamaan (9) 6. Bahan organik Bahan organik tanah dianalisis di laboratorium dengan sampel tanah kering udara. 7. Evaporasi a. Diukur suhu pada lokasi penelitian b. Dihitung nilai evaporasi dengan menggunakan persamaan (2) 8. Perkolasi / rembesan pada dasar saluran a. Ditampung air yang keluar dari bawah saluran dan dihitung debitnya per satuan waktu
21
Universitas Sumatera Utara
b. Dihitung koefisien rembesan / perkolasi dari dasar saluran dengan menggunakan persamaan (5)
9. Rembesan melalui bendung / tebing saluran a. Ditampung air yang mengalir dari sisi saluran bendung b. Dihitung volume total yang tertampung per satuan waktu c. Dihitung rembesan dengan menggunakan persamaan (6)
10. Garis aliran rembesan a. Ditentukan jarak pelubangan pada bagian atas dinding saluran b. Ditentukan kedalaman lubang tersebut c. Dibuat lubang pada bagian atas dinding saluran sebanyak 5 buah dengan menggunakan pipa d. Digenangkan saluran sampai konstan e. Ditunggu beberapa jam hingga air merembes pada lubang f. Dihitung tinggi air pada masing-masing lubang g. Digambar garis aliran rembesan
Parameter Penelitian 1. Tekstur tanah Tekstur tanah dianalisis di laboratorium dengan menggunakan segitiga USDA 2. Kerapatan massa tanah Kerapatan massa tanah dihitung dengan menggunakan Persamaan (7) 3. Kerapatan partikel tanah Kerapatan partikel tanah dihitung dengan menggunakan Persamaan (8)
Universitas Sumatera Utara
25 4. Porositas
Porositas tanah dihitung dengan menggunakan Persamaan (9) 5. Kandungan bahan organik tanah
Kandungan bahan organik dianalisis di laboratorium. 6. Evaporasi
Evaporasi dihitung dengan menggunakan Persamaan (2) 7. Perkolasi atau rembesan melalui dasar saluran
Perkolasi atau rembesan melalui dasar saluran dihitung dengan menggunakan persamaan (5) dan perkolasi diukur langsung dengan menampung air di bawah saluran 8. Rembesan pada bendung / tebing saluran Rembesan dihitung dengan menggunakan persamaan (6) dan diukur dengan menampung air di sisi bagian bawah saluran. 9. Gambar garis aliran rembesan Garis aliran digambar berdasarkan tinggi masing-masing air di dalam lubang pada tebing saluran.
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis sifat fisik tanah Tekstur tanah
Hasil analisis tekstur tanah disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil analisa tekstur tanah
Fraksi
Persentase (%)
Pasir
49,28
Debu
16,00
Liat 34,72
C-organik
0,26
Tekstur tanah Lempung liat berpasir
Tabel 5 menunjukkan bahwa tanah andepts kuala bekala memiliki tekstur
lempung liat berpasir (Lampiran 3).
Menurut Islami dan Utomo (1995) tekstur tanah akan mempengaruhi
kemampuan tanah untuk menyimpan dan mengalirkan air, menyimpan dan
menyediakan hara tanaman. Menurut Foth (1994) tanah liat memiliki kemampuan
menyimpan air yang tinggi, tetapi lebih sulit untuk melolosakan air. Tekstur liat
memiliki laju rembesan air yang rendah karena liat lebih kuat memegang air
(Vidayanti, 2010).
Kerapatan massa tanah
Hasil analisa kerapatan massa pada tanah andepts dapat dilihat pada Tabel 6 dan perhitungannya pada Lampiran 4.
Tabel 6. Hasil analisa kerapatan massa tanah Lokasi
Dalam saluran Tepi kanan saluran Tepi kiri saluran
Kerapatan Massa (g/cm3) 1,13 1,00 1,07
26
Universitas Sumatera Utara
27
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa nilai kerapatan massa pada saluran berada diantara 1,00 g/cm3 sampai 1,13 g/cm3. Hal ini sesuai dengan pernyataan Islami dan Utomo (1995) besarnya kerapatan massa tanah-tanah pertanian bervariasi dari sekitar 1,0 g/cm3 sampai 1,6 g/cm3.
Nilai kerapatan massa dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik tanah dan struktur tanah atau khususnya bagian rongga pori tanah (Islami dan Utomo, 1995). Tanah yang memiliki banyak bahan organik biasanya memiliki kemantapan yang lebih kuat. Biasanya dijumpai pada tanah yang kering (Hasibuan, 2011). Dari tabel 5 dapat dilihat bahwa kandungan bahan organik pada tanah andepts rendah. Artinya tanah ini memiliki kemantapan yang rendah. Jika kemantapan rendah maka nilai koefisien rembesan yang diperoleh akan semakin rendah. Dan sebaliknya jika kandungan bahan organik tinggi maka kemantapan tanah akan semakin tinggi.
Kerapatan partikel tanah
Hasil analisa kerapatan partikel pada tanah andepts dapat dilihat pada Tabel 7 dan perhitungannya pada Lampiran 4.
Tabel 7. Hasil analisa kerapatan partikel tanah Lokasi
Dalam saluran Tepi kanan saluran Tepi kiri saluran
Kerapatan Partikel (g/cm3) 2,71 2,57 2,58
Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa nilai kerapatan partikel untuk bagian dalam saluran lebih tinggi dibandingkan bagian tepi kanan dan tepi kiri saluran. Dan bagian tepi kanan saluran juga lebih tinggi jika dibandingkan dengan bagian
Universitas Sumatera Utara
28
tepi kiri saluran. Nilai kerapatan partikel pada beberapa titik disaluran berada diantara 2,57 g/cm3 sampai 2,71 g/cm3.
Besarnya nilai kerapatan partikel akan semakin rendah dengan adanya bahan organik (Hanafiah, 2005). Dapat disimpulkan bahwa bagian dalam saluran lebih padat dibandingkan dengan bagian tepi kanan dan tepi kiri saluran. Sesuai dengan nilai koefisien rembesan yang diperoleh, dasar saluran memiliki nilai koefisien yang lebih rendah jika dibandingkan dengan bagian tepi kanan dan kiri saluran.
Menurut Foth (1994) kerapatan partikel tanah adalah konstan dan tidak bervariasi dengan jumlah ruangan antar partikel. Maka kerapatan partikel pada saluran adalah tetap (tidak berubah).
Porositas tanah
Hasil analisa porositas pada tanah andepts dapat dilihat pada Tabel 8 dan perhitungannya pada Lampiran 4.
Tabel 8. Hasil analisa porositas tanah Lokasi
Dalam saluran Tepi kanan saluran Tepi kiri saluran
Porositas (%) 58,30 60,93 58,52
Dari Tabel 8 diperoleh bahwa pada bagian kanan saluran nilai porositas lebih tinggi dibandingkan pada bagian dalam dan tepi kiri saluran. Hardjowigeno (1987) menyatakan bahwa nilai bulk density dan particel density merupakan petunjuk kepadatan tanah atau porositas tanah, makin padat suatu tanah maka makin tinggi nilai bulk densitynya, yang berarti makin sulit meneruskan air atau
Universitas Sumatera Utara
29
ditembus akar. Dapat dilihat bahwa nilai bulk density pada Tabel 6 menujukkan bahwa dengan nilai bulk density yang rendah maka air akan lebih cepat diteruskan. Dan dari tabel 6 dapat disimpulkan bahwa nilai koefisien rembesan yang dihasilkan akan semakin besar yang berarti tanah masih porous.
Menurut Hanafiah (2005) tanah yang porous berarti tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk pergerakan air dan udara masuk-keluar tanah secara leluasa, sebaliknya jika tanah tidak porous maka air dan udara tidak leluasa pergerakannya sehingga air dan udara akan tertahan di dalam tanah. Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa tanah dalam keadaan porous akan lebih cepat mengalirkan air dibandingkan dengan tanah yang tidak porous.
Kandungan bahan organik tanah Kandungan bahan organik pada tanah andepts kuala bekala dapat dilihat
pada Tabel 5 diatas, dimana hasil analisa laboratorium menunjukkan bahwa kandungan C-Organik untuk tanah andepts adalah 0,26 %. Artinya kandungan COrganik pada tanah andepts tersebut cukup rendah karena semakin sering tanah diolah, maka akan semakin berkurang kandungan bahan organiknya (Hasibuan, 2011).
Menurut Foth (1994) banyaknya tanaman akan meningkatkan bahan organik pada tanah karena sisa-sisa tanaman dapat diurai oleh jasat renik menjadi bahan organik. Adanya kandungan bahan organik pada tanah akan memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah seperti meningkatkan total ruang pori pada tanah, menurunkan kepadatan tanah yang menyebabkan kemampuan untuk mengikat air lebih tinggi.
Universitas Sumatera Utara
30
Dari tabel 5 dapat dilihat bahwa kandungan bahan organik tanah andepts
cukup rendah. Maka kemampuan tanah menahan air juga akan semakin rendah.
Artinya laju rembesan pada tanah akan semakin besar.
Kehilangan Air
Pengukuran kehilangan air pada saluran dengan tanah andepts dapat
dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Hasil pengukuran kehilangan air pada saluran
Komponen kehilangan air
Nilai (mm/hari)
1. Evaporasi
4,224
2. Perkolasi
8925,12
3. KoefisienRembesan dinding/tebing kanan
64313,28
4. Koefisien Rembesan dinding/tebing kiri
60062,4
Dari Tabel 9 dapat dilihat bahwa kehilangan air pada saluran karena:
Evaporasi
Untuk mengetahui evaporasi yang terjadi terlebih dahulu harus mengetahui evaporasi dari badan panci evapopan. Evaporasi dari badan panci penguapan (evapopan) adalah 5,28 mm/hari (Lampiran 5) . Setelah diketahui ratarata kehilangan air (penguapan) pada panci evapopan, kemudian dikalikan dengan koefisien panci yaitu 0,8 (Triatmodjo 2008 dalam Bunganaen, 2009). Maka evaporasi yang terjadi dapat dihitung dengan (Persamaan.3). Dan diperoleh nilai evaporasi yang terjadi adalah 4,224 mm/hari (Tabel 9) dan perhitungannya pada Lampiran 5.
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS KOEFISIEN REMBESAN SALURAN IRIGASI PADA TANAH ANDEPTS DALAM SKALA LABORATORIUM
SKRIPSI OLEH :
SITI AISYAH RITONGA 100308010/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing
( Prof. Dr. Ir. Sumono, MS ) Ketua
(Achwil Putra Munir, STP, M.Si ) Anggota
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
SITI AISYAH RITONGA: Analisis koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium, dibimbing oleh SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Pengukuran rembesan dilapangan dengan menghitung selisih antara kehilangan air dan evapotranspirasi ditambah perkolasi. Dilapangan sulit untuk dilakukan pengukuran rembesan langsung. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis nilai koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai koefisien rembesan berkisar antar 60082,56 mm/hari sampai 65059,2 mm/hari yang menunjukkan tanah pada skala laboratorium belum mantap sehingga perlu dilakukan pemantapan yang lebih lama lagi mendekati kondisi lapangan. Garis aliran rembesan yang membentuk lengkung yang cukup besar dan lebih banyak langsung jatuh kebawah yang menunjukkan bahwa tanah memiliki nilai porositas yang tinggi, sehingga perlu dilakukan pemadatan dan pemantapan tanah yang lebih lama untuk mencapai tingkat kemantapan yang tinggi.
Kata Kunci: Debit Rembesan, Koefisien Rembesan, Garis Aliran Rembesan.
ABSTRACT
SITI AISYAH RITONGA : Analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale, suvervised by SUMONO and ACHWIL PUTRA MUNIR
The measuring of seepage on the field by counting the difference between the cost of water and evapotranspiration is plus percolation. It is difficult to measure the seepage directly on the field. This research done to analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale. The research output shows the number of coefficient of seepage is about 60082,56 – 65059,2. It means that the soil of the laboratory scale is not good yet. The current line of seepage forms curve wich is huge enough and more and falls down directly. It means that the soil has a high prosity number.
Keyword : coefficient of seepage, The current line of seepage
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Siti Aisyah Ritonga dilahirkan di Simatorkis, Padangsidimpuan pada tanggal 23 Agustus 1991 dari Ayah Alm. Abdul Murad Ritonga dan Ibu Berlian Nadeak. Penulis merupakan anak ketujuh dari tujuh bersaudara.
Tahun 2010 penulis lulus dari MAN 1 Padangsidimpuan dan pada tahun 2010 lulus seleksi masuk Universitas Sumatera Utara melalui jalur undangan (PMP). Penulis memilih Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif menjadi anggota IMATETA (Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian).
Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PT. Raya Padang Langkat (RAPALA) Kecamatan Gebang Kabupaten Langkat pada tahun 2013.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini .
Adapun judul dari skripsi ini adalah “Analisis Koefisien Rembesan Saluran Irigasi pada Tanah Andepts dalam Skala Laboratorium” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatra Utara, Medan.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada Prof. Dr. Ir. Sumono, MS selaku ketua komisi pembimbing dan Achwil Putra Munir, STP, M.Si selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan pada masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Juli 2014
Penulis
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ABSTRACT RIWAYAT HIDUP...............................................................................................i KATA PENGANTAR .......................................................................................ii DAFTAR ISI .....................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR .........................................................................................iv DAFTAR TABEL .............................................................................................v DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................vi PENDAHULUAN Latar Belakang...................................................................................................1 Tujuan Penelitian ...............................................................................................2 Manfaat penelitian .............................................................................................3 TINJAUAN PUSTAKA Irigasi ................................................................................................................4 Efisiensi Penyaluran Air ....................................................................................5 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Penyaluran Air
Evaporasi ...............................................................................................6 Perkolasi ................................................................................................7 Rembesan...............................................................................................8 Faktor Faktor yang Mempengaruhi Rembesan ...................................................12 Tekstur tanah..........................................................................................13 Kerapatan massa tanah ...........................................................................15 Kerapatan partikel tanah.........................................................................16 Porositas.................................................................................................17 Kandungan bahan organik tanah.............................................................18 Tanah Andepts...................................................................................................19 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................21 Bahan dan Alat ..................................................................................................21 Metode Penelitian ..............................................................................................22 Prosedur Penelitian ............................................................................................22 Parameter Penelitian ..........................................................................................24 HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Sifat Fisik Tanah Tekstur tanah..........................................................................................26 Kerapatan massa tanah ...........................................................................26 Kerapatan partikel tanah.........................................................................27 Porositas tanah .......................................................................................28 Kandungan bahan organik tanah.............................................................29 Kehilangan Air Evaporasi ...............................................................................................30 Perkolasi ................................................................................................31 Rembesan Pada Bendung .......................................................................32 Gambar Garis Aliran Rembesan .............................................................33 KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................................37
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................38 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
1. Sketsa penampang melintang saluran irigasi bendungan ................................10 2. Diagram segitiga tekstur tanah menurut USDA .............................................14 3. Penampang garis aliran pada saluran ..............................................................34 3. Garis aliran rembesan pada dinding/tebing kanan saluran...............................34 4. Garis aliran rembesan pada dinding/tebing kiri saluran...................................35
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
1. Laju perkolasi pada berbagai jenis aliran.......................................................8 2. Koefisien rembesan untuk beberapa jenis tanah.............................................11 3. Berat jenis dari berbagai jenis tanah .............................................................17 4. Golongan order tanah menurut sistem klasifikasi............................................20 5. Hasil analisa tekstur tanah..............................................................................26 6. Hasil analisa kerapatan massa tanah ...............................................................26 7. Hasil analisa kerapatan partikel tanah.............................................................27 8. Hasil analisa porositas tanah ..........................................................................28 9. Hasil pengukuran kehilangan air pada saluran ................................................30 10. Pengukuran garis rembesan pada dinding kanan dan dinding kiri saluran .....33
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
1. Flowchart Penelitian .....................................................................................40 2. Gambar saluran skala laboratorium ...............................................................41 3. Analisis sifat fisik tanah ................................................................................44 4. Perhitungan nilai kerapatan massa, kerapatan partikel dan porositas tanah ....45 5. Perhitungan evaporasi ....................................................................................49 6. Perhitungan debit dan koefisien rembesan......................................................50 7. Gambar ..........................................................................................................59
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
SITI AISYAH RITONGA: Analisis koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium, dibimbing oleh SUMONO dan ACHWIL PUTRA MUNIR.
Pengukuran rembesan dilapangan dengan menghitung selisih antara kehilangan air dan evapotranspirasi ditambah perkolasi. Dilapangan sulit untuk dilakukan pengukuran rembesan langsung. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis nilai koefisien rembesan saluran irigasi pada tanah andepts dalam skala laboratorium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai koefisien rembesan berkisar antar 60082,56 mm/hari sampai 65059,2 mm/hari yang menunjukkan tanah pada skala laboratorium belum mantap sehingga perlu dilakukan pemantapan yang lebih lama lagi mendekati kondisi lapangan. Garis aliran rembesan yang membentuk lengkung yang cukup besar dan lebih banyak langsung jatuh kebawah yang menunjukkan bahwa tanah memiliki nilai porositas yang tinggi, sehingga perlu dilakukan pemadatan dan pemantapan tanah yang lebih lama untuk mencapai tingkat kemantapan yang tinggi.
Kata Kunci: Debit Rembesan, Koefisien Rembesan, Garis Aliran Rembesan.
ABSTRACT
SITI AISYAH RITONGA : Analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale, suvervised by SUMONO and ACHWIL PUTRA MUNIR
The measuring of seepage on the field by counting the difference between the cost of water and evapotranspiration is plus percolation. It is difficult to measure the seepage directly on the field. This research done to analyze the seepage coefficient of irrigation flow on the soil Andepts in laboratory scale. The research output shows the number of coefficient of seepage is about 60082,56 – 65059,2. It means that the soil of the laboratory scale is not good yet. The current line of seepage forms curve wich is huge enough and more and falls down directly. It means that the soil has a high prosity number.
Keyword : coefficient of seepage, The current line of seepage
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Air merupakan kebutuhan yang mutlak bagi makhluk hidup. Khususnya
bagi manusia, setiap hari harus tersedia air bersih dengan jumlah yang cukup untuk berbagai keperluan, antara lain rumah tangga, pertanian dan hewan ternak. Di beberapa daerah kebutuhan akan air ini bisa tercukupi dengan tersedianya sumber-sumber air yang mudah didapat baik berupa sumur, sungai, kolam-kolam maupun sumber mata air. Di daerah lainnya air hanya bisa didapat dari sumber air yang terbatas sekali terutama waktu musim kemarau. Hal ini akan menimbulkan masalah / kesulitan bagi lingkungan kehidupan manusia (Idkham, 2005).
Irigasi merupakan bentuk kegiatan penyediaan, pengambilan, pembagian, pemberian dan penggunaan air untuk pertanian dengan menggunakan satu kesatuan saluran dan bangunan berupa jaringan irigasi. Dalam cakupan pengertian pengembangan irigasi berkelanjutan (sustainable irrigation development), pengertian pertanian harus diartikan bukan hanya pertanian tumbuhan dan tanaman pangan, tetapi mencakup pertanian ternak dan ikan (perikanan) (Pusposutardjo, 2001).
Dengan adanya saluran irigasi maka pemberian air ke daerah-daerah pertanian akan dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan air pada areal tersebut. Namun dengan pengontrolan yang ketat masih ada kemingkinan-kemungkinan terjadinya kehilangan air pada saluran irigasi, terutama pada saluran-saluran tanah. Kehilangan air pada saluran seperti adanya limpasan, transpirasi vegetasi pada saluran, evaporasi dalam saluran, rembesan, maupun perkolasi. Untuk itu
1
Universitas Sumatera Utara
2
pembangunan saluran irigasi yang dapat memperkecil terjadinya kehilangan air sangat penting untuk diperhatikan.
Kehilangan air pada saluran selain disebabkan faktor-faktor diatas, juga dipengaruhi oleh keadaan tanahnya seperti jenis tanah, tekstur tanah, porositas tanah dan bahan organik tanah. Berbeda jenis tanahnya berbeda pula besarnya kehilangan air di saluran terutama kehilangan melalui perkolasi dan rembesan air. Berbagai jenis tanah dipergunakan dalam budidaya pertanian, diantaranya adalah tanah Andepts. Tanah Andepts merupakan salah satu tanah yang dinilai cukup potensial dan tersebar pada beberapa tempat dan daerah tropika (Darmawijaya, 1990 dalam Hutabarat, 2010).
Menyikapi untuk keberhasilan meningkatkan efisiensi penyaluran air dengan memanfaatkan tanah Andepts perlu diketahui besarnya setiap komponen penyebab kehilangan air pada saluran air.
Seperti diketahui, pengukuran laju rembesan di lapangan sulit dilakukan,. karena rembesan harus diukur dari hulu sampai hilir pada saluran irigasi. Untuk itu dibutuhkan ketelitian yang baik dalam pengukuran rembesan di saluran irigasi. Oleh karena itu sebelum menghitung kehilangan air karena rembesan di lapangan perlu didahului melalui penelitian di laboratorium untuk dapat lebih memahami dan lebih terinci menentukan besarnya komponen-komponen kehilangan air di saluran irigasi terutama laju rembesan air dan perkolasi.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis koefisien rembesan saluran
irigasi pada tanah Andepts dalam skala Laboratorium.
Universitas Sumatera Utara
2 Manfaat Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai rancangan saluran irigasi.
Universitas Sumatera Utara
Irigasi
TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian irigasi secara umum yaitu pemberian air ke tanah dengan maksud untuk memasok lengas esensial bagi pertumbuhan tanaman. Tujuan umum irigasi, yaitu (1) menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan jangka pendek, (2) mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga akrab untuk pertumbuhan tanaman, (3) mengurangi bahaya kekeringan, (4) mencuci atau melarutkan garam dalam tanah, (5) mengurangi bahaya pemipaan tanah, (6) melunakkan lapisan olah dan gumpalan-gumpalan tanah, (7) menunda pertunasan dengan cara pendinginan lewat evaporasi (Pusposutardjo, 2001).
Air irigasi diberikan ke areal pertanaman dengan beberapa cara : 1. Permukaan tanah, dengan penggenangan (flooding) atau alur (furrows)
Pemberian air dengan cara ini memiliki efisiensi yang rendah karena air pada zona perakaran semakin ke ujung maka air akan semakin sedikit mengalir. 2. Bawah tanah, dalam hal ini permukaan tanah dibasahi sedikit apabila ada atau dengan pemasangan pipa di bawah tanah. Pemberian air dengan cara ini memiliki efisiensi yang rendah karena mengakibatkan kondisi penggaraman dan alkali yang kurang produktif yang ditimbulkan oleh kapilerasi ke atas aliran air dari permukaan air tanah yang dangkal.
4
Universitas Sumatera Utara
5
3. Irigasi curah Pemberian air dengan cara seperti ini memilki efisiensi yang cukup tinggi karena air masuk ke zona perakaran secara serentak (bersamaan).
4. Irigasi tetes Pemberian air dengan cara seperti ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan irigasi curah. Karena pada irigasi tetes air langsung masuk ke daerah perakaran.
(Hansen, dkk, 1992). Israelsen dan Hansen (1962) menggolongkan efisiensi irigasi meliputi (a)
Efisiensi penyaluran air, (b) Efisiensi pemakaian air, (c) Efisiensi penggunaan air, (d) Efisiensi penyimpanan air, (e) Efisiensi pemakaian air konsumtif, dan (f) Efisiensi distribusi air.
Tujuan untuk mengetahui konsep-konsep efisiensi tersebut adalah untuk menunjukkan bagaimana meningkatkan efisiensi irigasi yang lebih tinggi.
Efisiensi penyaluran air
Efisiensi penyaluran (Conveyance efficiency) adalah efisiensi di saluran
pembawa air yang dapat dihitung dengan rumus :
Ec
=
x
100
%
...............................................................................................(1)
dimana :
Ec = Efisiensi penyaluran
Wf = jumlah air yang di salurkan
Wr = jumlah air yang diambil dari sungai / sumbernya
(Sumadiyono, 2011).
Universitas Sumatera Utara
6
Efisensi penyaluran air merupakan konsep awal untuk mengevaluasi kehilangan air, karena saluran sebagai penyalur air dari sumber utama ke areal pertanian dan kehilangan air bermula dari penyaluran tersebut.
Dumairy (1992) menyatakan efisiensi penyaluran air (Ec) dipengaruhi oleh faktor-faktor :
(1) Kondisi jaringan irigasi, bangunan dan salurannya ; kehilangan air banyak terjadi pada waktu pengaliran, baik karena penguapan maupun peresapan / rembesan
(2) Adanya penyadapan air secara liar oleh petani pada saluran sekunder dan primer guna dialirkan secara langsung ke petak persawahan
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Penyaluran Air
Evaporasi
Evaporasi adalah proses menguapnya air dari permukaan daratan dan permukaan lautan menuju atmosfir bumi. Besar kecilnya evaporasi dipengaruhi oleh faktor-faktor suhu air, suhu udara, kelembaban tanah, kecepatan angin, tekanan udara dan sinar matahari. Suhu air, suhu udara dan sinar matahari berbanding lurus dengan besarnya evaporasi. Sementara kelembaban tanah, kecepatan angin dan tekanan udara berbanding terbalik dengan besarnya evaporasi. Apabila kecepatan angin besar maka evaporasi akan semakin cepat. Perhitungan besarnya evaporasi biasanya dinyatakan dalam mm/hari (Dumairy, 1992).
Cara yang paling banyak digunakan untuk mengetahui volume evaporasi dari permukaan air bebas adalah dengan menggunakan panci evaporasi. Beberapa
4
Universitas Sumatera Utara
7
percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa evaporasi yang terjadi dari panci evaporasi lebih cepat dibanding dari permukaan air yang luas. Untuk itu hasil pengukuran dari panci evaporasi harus dikalikan dengan suatu koefisien seperti terlihat pada rumus dibawah ini (Triatmodjo, 2008 : hal 69, dalam Bunganaen , 2009). E = k Ep ............................................................................................................(2) dimana : E = evaporasi dari badan air (mm/hari) k = koefisien panci (0,8) EP = evaporasi dari panci (mm/hari) Triatmodjo (2008 hal : 70 dalam Bunganaen, 2009) menyebutkan koefisien panci bervariasi menurut musim dan lokasi, yaitu berkisar antara 0,6 sampai 0,8. Biasanya digunakan koefisien panci tahunan sebesar 0,7.
Perkolasi Daya perkolasi p adalah laju perkolasi maksimum yang dimungkinkan,
yang besarnya dipengaruhi oleh kondisi tanah dalam zona tidak jenuh, yang terletak di antara permukaan tanah dengan permukaan air tanah. Perkolasi tidak mungkin terjadi sebelum zona tidak jenuh mencapai kapasitas lapang (field capacity) (Soemarto, 1995).
Laju perkolasi dapat diklasifikasikan oleh U.S. Soil Conseravation Service sebagai berikut
Universitas Sumatera Utara
8
Tabel 1. Laju perkolasi pada berbagai jenis aliran
Jenis
Aliran Deras Aliran Sedang Aliran Lunak Aliran Cukup lambat Aliran Lambat Aliran Sangat lambat
In./hr >6,3 2,0 – 6,3 0,63 – 2,0 0,20 – 0,63 0,05 – 0,20 < 0,05
Laju perkolasi mm/hr >160 50 – 160 16 – 50 5,0 – 16 1,25 – 5,0 < 1,25
(Kohnke, 1968).
Rembesan
Menurut Wesley (1973 dalam Idkham, 2005) permealibitas atau daya rembesan adalah kemampuan tanah untuk dapat melewatkan air. Air yang dapat melewati tanah hampir selalu linear, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk yang teratur (smooth curve).
Tanah terdiri atas butiran-butiran dengan rongga yang saling berhubungan di antara butiran tersebut. Oleh karena itu tanah memiliki sifat permeabilitas, yaitu air dapat mengalir atau merembes melalui butiran, walaupun dengan kecepatan yang sangat lambat pada jenis tanah berbutir halus (lempung dan liat). Rembesan terjadi akibat dari perbedaan potensial energi. Konsep ini sama dengan konsep aliran air di dalam pipa pada mekanika fluida. Hukum Darcy menyatakan bahwa kecepatan rembesan dalam tanah sebanding dengan gradien hidrolik dan dituliskan sebagai : Volume : q1t = kiAt
q1 = kiA..... .................................................................................................(3)
Universitas Sumatera Utara
9
dimana q1 = debit aliran
i = gradien hidrolik
A = luas penampang aliran
k =sifat fisik tanah yang disebut koefisien rembesan atau koefisien
permeabilitas. Juga disebut konduktivitas hidrolik.
Gradien hidrolik adalah perbandingan perubahan tinggi hidrolik terhadap jarak
horizontal, yaitu :
i
=
ℎ
..............................................................................................(4)
dimana ∶ ℎ adalah perubahan tinggi hidrolik dan L adalah jarak perubahan tersebut
terjadi. Untuk rembesan pada dasar saluran dihitung dengan persamaan dari
(Gambar 1) :
q1 = k (h/L) A
k
=
1 ℎ
...........................................................................................(5)
dimana : k = koefisien rembesan dasar saluran
q1 = debit aliran pada dasar saluran
L = tebal dasar saluran
h = tinggi hidrolik
A = Luas penampang melintang dasar saluran
(Wesley, 2012).
Universitas Sumatera Utara
10
dz dx
Gambar 1. Sketsa penampang melintang saluran irigasi bendungan
Menurut Hardiyatmo (1992) hukum Darcy dapat juga diterapkan untuk
menghitung debit rembesan yang melalui struktur bendungan (Gambar 1). Dalam
merencanakan sebuah bendungan, perlu diperhatikan stabilitasnya terhadap
bahaya longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui
tubuh bendungannya. Berikut adalah cara untuk menentukan rembesan lewat
bendungan dengan cara Dupuit (1863), dimana besarnya rembesan per satuan
lebar arah tegak lurus bidang gambar yang diberikan oleh Darcy adalah
q2 = kiA yang menganggap bahwa gradien hidrolis (i) adalah sama dengan
kemiringan permukaan freatis dan besarnya konstan dengan kedalamannya, yaitu
i = dz/dx. Maka dapat ditulis,
q2
=
k
z
Universitas Sumatera Utara
11
∫0 2 dx = ∫21
q2
=
2
(H12 – H22)
Kalau H2 = 0
q2
=
2
H12
k
=
2 2 12
......................................................................................................... (6)
dimana :
q2 = Debit rembesan per satuan panjang bendungan
k = koefisien rembesan
d = jarak mendatar diukur dari titik kontak permukaan air di hulu bendungan
dengan bidang kemiringan bendung hingga dasar lapisan kedap air di hilir
bendungan
H1 = tinggi air di hulu bendungan
H2 = tinggi air di hilir bendungan
(Suprapto, 2003).
Beberapa nilai koefisien rembesan pada beberapa jenis tanah dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2. Koefisien rembesan untuk beberapa jenis tanah
Bahan Kerikil Pasir kasar Pasir sedang Pasir halus Lanau
Lempung kelanauan
Lempung
(Wesley, 2012).
Koefisien Rembesan (m/detik) ≥ 0,01 10-2 sampai 10-3 10-3 sampai 10-4 10-5 sampai 10-6 10-6 sampai 10-7
10-7 sampai 10-9
10-8 sampai 10-11
Uraian Dapar dikeringkan dengan pemompaan, yaitu, air akan keluar dari rongga karena gravitasi. Air tidak dapat mengalir keluar dari rongga karena gravitasi Hampir tidak dapat dirembes air
Universitas Sumatera Utara
12
Faktor-faktor yang mempengaruhi rembesan Koefisien rembesan tergantung pada beberapa faktor yaitu :
a. Tekstur tanah, apabila tekstur tanah liat maka laju rembesan rendah hal ini karena tekstur liat lebih kuat memegang air, demikian pula sebaliknya untuk tanah pasir.
b. Ukuran pori-pori tanah, apabila ukuran pori besar maka laju rembesan semakin besar juga karena pori tanah yang besar akan memudahkan air masuk melalui pori tersebut dan akan semakin cepat merembes. Dan sebaliknya apabila ukuran pori tanah kecil.
c. Kekasaran permukaan butiran tanah, apabila butiran tanah terlau kasar maka laju rembesan akan besar karena permukaan tanah yang kasar sulit menyimpan air.
d. Bahan organik tanah (BOT), apabila tanah mengandung bahan organik yang tinggi maka laju rembesan akan semakin kecil karena kandungan BOT yang tinggi dapat memperkecil laju air.
e. Derajat kejenuhan tanah, apabila derajat kejenuhan tanah rendah maka rembesan akan semakin besar karena air akan berpindah dari potensial tinggi ke potensial rendah dan pada saat itu air akan lebih cepat mengalir ke bagian tanah yang kering atau potensialnya rendah. Pada tanah berlempung struktur tanah memegang peranan penting dalam menentukan koefisien rembesan. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi sifat rembesan tanah lempung adalah konsentrasi ion dan ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran lempung (Vidayanti, 2010).
Universitas Sumatera Utara
13
f. Struktur tanah, apabila struktur tanah remah maka laju rembesan besar hal ini karena pada tanah struktur remah air akan lebih mudah lolos, demikian pula sebaliknya untuk struktur tanah gumpal. Selain itu struktur tanah remah memiliki tingkat kemantapan yang rendah , demikian pula sebaliknya untuk struktur tanah gumpal (Hasibuan,2011). Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran
pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah yang mengandung butiran-bituran halus memiliki harga k yang lebih rendah daripada tanah yang memiliki butiran kasar (Craig, 1987).
Beberapa faktor sifat fisik tanah yang mempengaruhi koefisien rembesan, lebih dirinci dalam uraian berikut ini:
Tekstur tanah Ukuran relatif partikel tanah dinyatakan dalam istilah tekstur, yang
mengacu pada kehalusan atau kekerasan tanah. Lebih khasnya tekstur adalah perbandingan relatif pasir, debu dan tanah liat. Partikel debu terasa halus seperti tepung dan mempunyai sedikit kecenderungan untuk saling melekat atau menempel pada partikel lain. Tanah dengan kapasitas terbesar untuk menahan air melawan tarikan gravitasi merupakan ciri utama tanah liat. Tanah berdebu mempunyai kapasitas besar untuk menyimpan air yang tersedia untuk pertumbuhan tanaman. Pada tanah yang bertekstur lebih halus, kadar air pada tegangan air yang sama lebih tinggi dibandingkan tanah bertekstur kasar. Dengan demikian tanah bertekstur halus lebih kuat menahan air dibanding tanah yang bertekstur kasar (Foth, 1951).
Universitas Sumatera Utara
14 Di lapangan tekstur ditetapkan berdasarkan perasaan yakni dengan cara memijit tanah diantara telunjuk jari tangan dan ibu jari tangan. Dengan cara laboratorium didasarkan atas kenyataan bahwa bagian-bagian kasar seperti pasir akan cepat jatuh kebawah, sedangkan partikel-partikel halus akan lambat jatuh seperti debu, dan yang terakhir mengendap adalah partikel-partikel yang lebih halus seperti partikel liat. United states Departement of Agriculture (USDA) mengklasifikasikan tekstur tanah berdasarkan atas dari fraksi-fraksi utama dari partikel tanah yaitu sebanyak 12 kelas tekstur. Berikut adalah gambar diagram segitiga tekstur tanah menurut USDA.
Gambar 2 : Diagram segitiga tekstur tanah menurut USDA (Foth (1994).
Universitas Sumatera Utara
15
Kerapatan massa tanah
Menurut Foth (1994), kerapatan massa adalah bobot per satuan volume
tanah total yang biasanya dinyatakan sebagai gram per centimeter kubik. Menurut
Islami dan Utomo (1995), bobot volume tanah “bulk density” yaitu nisbah antara
massa total tanah dalam keadaan kering dengan volume total tanah.
B
=
Mp Vt
................................................................................................
(7)
dimana :
B = kerapatan massa (bulk density) (g/cm3)
Mp = Massa padatan tanah (g) Vt = Volume total tanah (cm3)
Tanah-tanah yang tersusun dari partikel yang halus dan tersusun secara
tidak teratur, mempunyai struktur yang baik, ruang porinya tinggi sehingga bobot volumenya rendah (sekitar 1,2 g/cm3). Tanah yang baru berkembang mengandung
bahan organik tinggi karena kepadatan jenis bahan organik rendah, maka bobot volume tanah rendah, mempunyai bobot volume kurang dari 1,0 g/cm3
(Islami dan Utomo, 1995).
Menurut Islami dan Utomo (1995) besarnya bobot volume atau kerapatan massa (bulk density) tanah-tanah pertanian bervariasi dari sekitar 1,0 g/cm3 sampai 1,6 g/cm3, yang dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik tanah dan struktur tanah atau lebih khusus bagian rongga pori tanah.
Bila dinyatakan dalam gram per centimeter kubik, kerapatan massa pada permukaan tanah liat yang berbutir-butir biasanya berkisar dari 1,0 sampai 1,3. Tanah permukaan yang bertekstur kasar biasanya akan berkisar dari 1,3 sampai
Universitas Sumatera Utara
16
1,8. Perkembangan yang lebih besar dari struktur pada tanah permukaan yang bertekstur halus menjadi penyebab lebih rendahnya kerapatan massa dibandingkan dengan tanah yang lebih berpasir (Foth, 1994).
Kerapatan partikel tanah
Kerapatan partikel adalah nisbah antara massa padatan dengan volume padatan tanah.
Pd
=
Mp Vp
.............................................................................................................
(8)
dimana: P = Kerapatan partikel tanah (g/cm3) Mp = Massa padatan tanah (g) Vp = Volume tanah kering (cm3) Besarnya kerapatan partikel tanah pertanian bervariasi diantara 2,2 g/cm3 sampai 2,8 g/cm3, dipengaruhi terutama oleh kandungan bahan organik tanah dan
kepadatan jenis partikel penyusun tanah. Kandungan bahan organik yang tinggi
menyebabkan tanah mempunyai bobot jenis partikel (particel density) rendah. Tanah Andosol misalnya, nilai kerapatan partikel hanya 2,2 – 2,4 g/cm3
(Islami dan Utomo, 1995).
Menurut Hardiyatmo (1992) dalam Idkham (2005) nilai berat jenis dari berbagai jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 3 :
Universitas Sumatera Utara
17
Tabel 3. Berat jenis dari berbagai jenis tanah Jenis tanah
Kerikil Pasir Liat tak organik Liat organik Lempung tak organik Humus Gambut
Kerapatan partikel (g/cm3) 2,65 - 2,68 2,65 – 2,68 2,62 – 2,68 2,58 – 2,65 2,68 – 2,75 1,37 1,25 – 1,80
Sumber : Hardiyatmo (1992). Porositas
Porositas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong) yang terdapat dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara, sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerasi tanah. Tanah yang porous berarti tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk pergerakan air dan udara masukkeluar tanah secara leluasa, sebaliknya untuk tanah tidak porous (Hanafiah, 2005).
Hardjowigeno (1987), menyatakan bahwa nilai bulk density dan particel density merupakan petunjuk kepadatan tanah atau porositas, makin padat suatu tanah maka makin tinggi nilai bulk densitynya, yang berarti makin sulit meneruskan air atau ditembus akar.
Untuk menghitung persentase ruang pori (θ) yaitu dengan membandingkan nilai kerapatan massa dan kerapatan partikel dengan persamaan: θ = �1- Bd� ×100%......................................................................................... (9)
Pd
dimana: θ = porositas (%) Bd = Kerapatan massa (g/cm3)
Universitas Sumatera Utara
18
Pd = Kerapatan partikel (g/cm3) (Hansen, dkk, 1992).
Nilai porositas tanah pertanian bervariasi dari 40 sampai 60 %, sedang nilai rasio rongga dari 0,3 - 2,0. Porositas dipengaruhi oleh ukuran partikel dan struktur. Tanah berpasir mempunyai porositas rendah (40 %) dan tanah lempung mempunyai porositas tinggi, jika struktunya baik dapat mempunyai porositas 60% (Islami dan Utomo, 1995).
Kandungan bahan organik tanah Bahan organik tanah adalah fraksi organik tanah yang berasal dari
biomassa tanah dan biomassa luar-tanah. Biomassa tanah adalah massa total flora dan fauna tanah hidup serta bagian vegetasi yang hidup dalam tanah (akar). Biomassa luar-tanah adalah massa bagian vegetasi yang hidup di luar tanah (daun, batang, cabang, ranting, bunga, buah, dan biji). Bahan organik dibuat dalam organisme hidup dan tersusun atas banyak sekali senyawa karbon. Di dalam tanah, bahan organik bercampur dengan bahan mineral. Bahan organik tanah (BOT) memajukan kebaikan struktur dan konsistensi tanah, dan dengan demikian memperbaiki aerasi, permeabilitas, dan daya tahan menyimpan air. BOT dapat menambat air sampai 20 kali lipat bobotnya sendiri (Notohadiprawiro, 1998).
Tanah-tanah mineral pada umumnya mempunyai kandungan bahan organik sekitar 3 % - 5 %. Kandungan bahan organik pada satu jenis tanah berbeda menurut kedalamannya. Semakin dalam tanah, semakin berkurang kandungan bahan organiknya, demikian pula dengan pengolahan tanah, semakin sering tanah diolah, semakin berkurang kandungan bahan organik tanah tersebut (Hasibuan, 2011).
Universitas Sumatera Utara
19
Tanah Andepts Tanah andosol atau andepts, mempunyai tekstur liat berlempung dan
struktur tanahnya termasuk granular halus. Tanah ini dibentuk dalam abu volkan dan mempunyai horizon A. Adapun ciri tanah horizon A yaitu warna coklat tua, tekstur liat, struktur granular sedang, lemah, agak pekat, batas horizon nyata dan berombak (Soil survey manual 1993, dalam Hutabarat 2010).
Menurut (Darmawijaya 1990, dalam Hutabarat 2010) Andepts merupakan salah satu tanah yang dinilai cukup potensial dan tersebar pada beberapa tempat di daerah tropika. Akhir-akhir ini andepts mendapat perhatian secara khusus. Tanah andepts tanah yang berwarna hitam mengandung bahan organik dan lempung amorf, serta sedikit silika yang terbentuk dari abu vulkanik dan umumnya ditemukan di daerah dataran tinggi.
Tanah andosol atau andepts terbentuk dari abu vulkan muda dengan bahan organik yang tinggi, tekstur lapisan tanah atas pasir berlempung, tekstur lapisan bawah berliat, bersolum dalam sehingga kapasitas infiltrasi dan pekolasinya tinggi (Utomo 1989 dalam Hutabarat 2010).
Golongan (order) tanah dan kumpulan (sub order) tanah menurut sistem klasifikasi tahun 1970 dan persamaannya dengan sistem klasifikasi tanah tahun 1949, dapat dilihat pada Tabel 4 dibawah ini :
Universitas Sumatera Utara
20
Tabel 4. Golongan order tanah dan sub order tanah menurut sistem klasifikasi
Golongan (order) Inceptisol
Arti kata Tanah muda
Sumber : Rafi’i (1982).
Kumpulan (sub order) Andepts Aquepts
Ochrepts Plaggept Tropept Umbrept
Aproksimasi dengan sistem 1949
Andosol, Burn Acid Beberapa Brown
Forest, Low, Humic Gley, dan Humic
Gley soils
Inceptisol berasal dari bahasa latin yang konotasinya adalah tanah muda. Golongan tanah ini memberikan daya dukung yang lebih baik untuk dijadikan lahan-lahan pertanian dan rerumputan. Inceptisol meliputi 15,7 % dari seluruh golongan tanah. Namun demikian golongan tanah ini mengambil peranan kecil dalam hubungannya dengan produksi bahan makanan dunia. Salah satu kumpulan atau order inceptisol adalah Andept (Rafi’i 1982 dalam Nasution, 2010).
Universitas Sumatera Utara
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian USU untuk
menganalisis nilai koefisien rembesan. Pengukuran sifat fisik tanah dan kandungan bahan organik tanah dilakukan di Laboratorium Sentral Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara pada bulan Maret - Mei 2014.
Alat dan Bahan Penelitian Alat penelitian
Stopwatch digunakan untuk menghitung waktu, kalkulator digunakan untuk perhitungan, tape digunakan untuk mengukur panjang saluran, ring sample untuk analisis sifat fisik tanah, gelas ukur untuk menghitung volume total rembesan yang ditampung secara langsung, oven untuk mengeringkan tanah, evapopan untuk mengukur besarnya penguapan, timbangan digital untuk menghitung berat tanah, erlenmeyer untuk mengukur kerapatan partikel tanah dan alat tulis untuk mencatat data yang diperoleh dari penelitian. Ayakan 20 mesh untuk mengayak tanah.
Bahan penelitian Rancangan saluran irigasi buatan untuk sarana analisis koefisien rembesan
dalam skala laboratorium. Tanah andepts sebagai bahan yang akan diteliti tingkat rembesannya. Papan triplek yang digunakan untuk membangun saluran dan kawat kassa untuk menjaga agar tanah tidak longsor sewaktu mengukur rembesan.
21
Universitas Sumatera Utara
22
Metode Penelitian Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen dan
berdasarkan lokasinya merupakan penelitian laboratorium.
Prosedur penelitian
1. Merancang saluran irigasi buatan skala Laboratorium (Lampiran 2)
Dengan rincian sebagai berikut :
Saluran persegi panjang
Panjang saluran
: 1,5 m
Tebal tebing / bendung : 40 cm
Lebar saluran
: 40 cm
Dalam saluran
: 20 cm
Tebal dasar saluran : 20 cm
2. Tekstur tanah
Tekstur tanah dianalisis di laboratorium dengan sampel tanah kering
udara. Kemudian dari hasil laboratorium ditentukan tekstur tanah
menggunakan segitiga USDA.
3. Kerapatan massa (Bulk Density)
a. Diambil tanah dengan ring sample pada saluran
b. Ditimbang berat tanah c. Diovenkan tanah selama 24 jam dengan suhu 1050C dan ditimbang
berat tanah kering oven.
d. Diukur diameter dan tinggi ring sample.
Universitas Sumatera Utara
23
e. Dihitung volume ring sample sebagai volume total tanah dengan rumus : V = π r2t.
f. Dihitung kerapatan massa tanah dengan menggunakan persamaan (7) 4. Kerapatan partikel (Particle Density)
a. Ditimbang berat tanah kering oven. b. Dimasukkan tanah kering oven ke dalam erlenmayer. c. Erlenmayer diisi air sampai batas kapasitas erlenmeyer dan dicatat
sebagai volume air dan volume partikel tanah. d. Dicatat volume air yang dimasukkan ke dalam Erlenmeyer
Volume partikel tanah adalah volume erlenmeyer dikurangi volume air yang dimasukkan kedalam erlenmeyer e. Dihitung kerapatan partikel tanah dengan menggunakan rumus persamaan (8) 5. Porositas tanah Dihitung nilai porositas tanah dengan menggunakan persamaan (9) 6. Bahan organik Bahan organik tanah dianalisis di laboratorium dengan sampel tanah kering udara. 7. Evaporasi a. Diukur suhu pada lokasi penelitian b. Dihitung nilai evaporasi dengan menggunakan persamaan (2) 8. Perkolasi / rembesan pada dasar saluran a. Ditampung air yang keluar dari bawah saluran dan dihitung debitnya per satuan waktu
21
Universitas Sumatera Utara
b. Dihitung koefisien rembesan / perkolasi dari dasar saluran dengan menggunakan persamaan (5)
9. Rembesan melalui bendung / tebing saluran a. Ditampung air yang mengalir dari sisi saluran bendung b. Dihitung volume total yang tertampung per satuan waktu c. Dihitung rembesan dengan menggunakan persamaan (6)
10. Garis aliran rembesan a. Ditentukan jarak pelubangan pada bagian atas dinding saluran b. Ditentukan kedalaman lubang tersebut c. Dibuat lubang pada bagian atas dinding saluran sebanyak 5 buah dengan menggunakan pipa d. Digenangkan saluran sampai konstan e. Ditunggu beberapa jam hingga air merembes pada lubang f. Dihitung tinggi air pada masing-masing lubang g. Digambar garis aliran rembesan
Parameter Penelitian 1. Tekstur tanah Tekstur tanah dianalisis di laboratorium dengan menggunakan segitiga USDA 2. Kerapatan massa tanah Kerapatan massa tanah dihitung dengan menggunakan Persamaan (7) 3. Kerapatan partikel tanah Kerapatan partikel tanah dihitung dengan menggunakan Persamaan (8)
Universitas Sumatera Utara
25 4. Porositas
Porositas tanah dihitung dengan menggunakan Persamaan (9) 5. Kandungan bahan organik tanah
Kandungan bahan organik dianalisis di laboratorium. 6. Evaporasi
Evaporasi dihitung dengan menggunakan Persamaan (2) 7. Perkolasi atau rembesan melalui dasar saluran
Perkolasi atau rembesan melalui dasar saluran dihitung dengan menggunakan persamaan (5) dan perkolasi diukur langsung dengan menampung air di bawah saluran 8. Rembesan pada bendung / tebing saluran Rembesan dihitung dengan menggunakan persamaan (6) dan diukur dengan menampung air di sisi bagian bawah saluran. 9. Gambar garis aliran rembesan Garis aliran digambar berdasarkan tinggi masing-masing air di dalam lubang pada tebing saluran.
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis sifat fisik tanah Tekstur tanah
Hasil analisis tekstur tanah disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil analisa tekstur tanah
Fraksi
Persentase (%)
Pasir
49,28
Debu
16,00
Liat 34,72
C-organik
0,26
Tekstur tanah Lempung liat berpasir
Tabel 5 menunjukkan bahwa tanah andepts kuala bekala memiliki tekstur
lempung liat berpasir (Lampiran 3).
Menurut Islami dan Utomo (1995) tekstur tanah akan mempengaruhi
kemampuan tanah untuk menyimpan dan mengalirkan air, menyimpan dan
menyediakan hara tanaman. Menurut Foth (1994) tanah liat memiliki kemampuan
menyimpan air yang tinggi, tetapi lebih sulit untuk melolosakan air. Tekstur liat
memiliki laju rembesan air yang rendah karena liat lebih kuat memegang air
(Vidayanti, 2010).
Kerapatan massa tanah
Hasil analisa kerapatan massa pada tanah andepts dapat dilihat pada Tabel 6 dan perhitungannya pada Lampiran 4.
Tabel 6. Hasil analisa kerapatan massa tanah Lokasi
Dalam saluran Tepi kanan saluran Tepi kiri saluran
Kerapatan Massa (g/cm3) 1,13 1,00 1,07
26
Universitas Sumatera Utara
27
Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa nilai kerapatan massa pada saluran berada diantara 1,00 g/cm3 sampai 1,13 g/cm3. Hal ini sesuai dengan pernyataan Islami dan Utomo (1995) besarnya kerapatan massa tanah-tanah pertanian bervariasi dari sekitar 1,0 g/cm3 sampai 1,6 g/cm3.
Nilai kerapatan massa dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik tanah dan struktur tanah atau khususnya bagian rongga pori tanah (Islami dan Utomo, 1995). Tanah yang memiliki banyak bahan organik biasanya memiliki kemantapan yang lebih kuat. Biasanya dijumpai pada tanah yang kering (Hasibuan, 2011). Dari tabel 5 dapat dilihat bahwa kandungan bahan organik pada tanah andepts rendah. Artinya tanah ini memiliki kemantapan yang rendah. Jika kemantapan rendah maka nilai koefisien rembesan yang diperoleh akan semakin rendah. Dan sebaliknya jika kandungan bahan organik tinggi maka kemantapan tanah akan semakin tinggi.
Kerapatan partikel tanah
Hasil analisa kerapatan partikel pada tanah andepts dapat dilihat pada Tabel 7 dan perhitungannya pada Lampiran 4.
Tabel 7. Hasil analisa kerapatan partikel tanah Lokasi
Dalam saluran Tepi kanan saluran Tepi kiri saluran
Kerapatan Partikel (g/cm3) 2,71 2,57 2,58
Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa nilai kerapatan partikel untuk bagian dalam saluran lebih tinggi dibandingkan bagian tepi kanan dan tepi kiri saluran. Dan bagian tepi kanan saluran juga lebih tinggi jika dibandingkan dengan bagian
Universitas Sumatera Utara
28
tepi kiri saluran. Nilai kerapatan partikel pada beberapa titik disaluran berada diantara 2,57 g/cm3 sampai 2,71 g/cm3.
Besarnya nilai kerapatan partikel akan semakin rendah dengan adanya bahan organik (Hanafiah, 2005). Dapat disimpulkan bahwa bagian dalam saluran lebih padat dibandingkan dengan bagian tepi kanan dan tepi kiri saluran. Sesuai dengan nilai koefisien rembesan yang diperoleh, dasar saluran memiliki nilai koefisien yang lebih rendah jika dibandingkan dengan bagian tepi kanan dan kiri saluran.
Menurut Foth (1994) kerapatan partikel tanah adalah konstan dan tidak bervariasi dengan jumlah ruangan antar partikel. Maka kerapatan partikel pada saluran adalah tetap (tidak berubah).
Porositas tanah
Hasil analisa porositas pada tanah andepts dapat dilihat pada Tabel 8 dan perhitungannya pada Lampiran 4.
Tabel 8. Hasil analisa porositas tanah Lokasi
Dalam saluran Tepi kanan saluran Tepi kiri saluran
Porositas (%) 58,30 60,93 58,52
Dari Tabel 8 diperoleh bahwa pada bagian kanan saluran nilai porositas lebih tinggi dibandingkan pada bagian dalam dan tepi kiri saluran. Hardjowigeno (1987) menyatakan bahwa nilai bulk density dan particel density merupakan petunjuk kepadatan tanah atau porositas tanah, makin padat suatu tanah maka makin tinggi nilai bulk densitynya, yang berarti makin sulit meneruskan air atau
Universitas Sumatera Utara
29
ditembus akar. Dapat dilihat bahwa nilai bulk density pada Tabel 6 menujukkan bahwa dengan nilai bulk density yang rendah maka air akan lebih cepat diteruskan. Dan dari tabel 6 dapat disimpulkan bahwa nilai koefisien rembesan yang dihasilkan akan semakin besar yang berarti tanah masih porous.
Menurut Hanafiah (2005) tanah yang porous berarti tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk pergerakan air dan udara masuk-keluar tanah secara leluasa, sebaliknya jika tanah tidak porous maka air dan udara tidak leluasa pergerakannya sehingga air dan udara akan tertahan di dalam tanah. Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa tanah dalam keadaan porous akan lebih cepat mengalirkan air dibandingkan dengan tanah yang tidak porous.
Kandungan bahan organik tanah Kandungan bahan organik pada tanah andepts kuala bekala dapat dilihat
pada Tabel 5 diatas, dimana hasil analisa laboratorium menunjukkan bahwa kandungan C-Organik untuk tanah andepts adalah 0,26 %. Artinya kandungan COrganik pada tanah andepts tersebut cukup rendah karena semakin sering tanah diolah, maka akan semakin berkurang kandungan bahan organiknya (Hasibuan, 2011).
Menurut Foth (1994) banyaknya tanaman akan meningkatkan bahan organik pada tanah karena sisa-sisa tanaman dapat diurai oleh jasat renik menjadi bahan organik. Adanya kandungan bahan organik pada tanah akan memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah seperti meningkatkan total ruang pori pada tanah, menurunkan kepadatan tanah yang menyebabkan kemampuan untuk mengikat air lebih tinggi.
Universitas Sumatera Utara
30
Dari tabel 5 dapat dilihat bahwa kandungan bahan organik tanah andepts
cukup rendah. Maka kemampuan tanah menahan air juga akan semakin rendah.
Artinya laju rembesan pada tanah akan semakin besar.
Kehilangan Air
Pengukuran kehilangan air pada saluran dengan tanah andepts dapat
dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Hasil pengukuran kehilangan air pada saluran
Komponen kehilangan air
Nilai (mm/hari)
1. Evaporasi
4,224
2. Perkolasi
8925,12
3. KoefisienRembesan dinding/tebing kanan
64313,28
4. Koefisien Rembesan dinding/tebing kiri
60062,4
Dari Tabel 9 dapat dilihat bahwa kehilangan air pada saluran karena:
Evaporasi
Untuk mengetahui evaporasi yang terjadi terlebih dahulu harus mengetahui evaporasi dari badan panci evapopan. Evaporasi dari badan panci penguapan (evapopan) adalah 5,28 mm/hari (Lampiran 5) . Setelah diketahui ratarata kehilangan air (penguapan) pada panci evapopan, kemudian dikalikan dengan koefisien panci yaitu 0,8 (Triatmodjo 2008 dalam Bunganaen, 2009). Maka evaporasi yang terjadi dapat dihitung dengan (Persamaan.3). Dan diperoleh nilai evaporasi yang terjadi adalah 4,224 mm/hari (Tabel 9) dan perhitungannya pada Lampiran 5.
Universitas Sumatera Utara