6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siklus Hidrologi
Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyard km3 air yang terdiri dari 97,5 adalah air laut, 1,75 berbentuk es, dan 0,73 berada di daratan
sebagai air sungai, air danau,
air tanah dan sebagainya. Hanya 0,001 berbentuk uap di udara. Air di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi →
penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar outflow. Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa
proses dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke perukaan laut atau daratan. Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan
sebagian tiba ke permukaan bumi. Tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian akan tertahan oleh
tumbuh-tumbuhan dimana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah. Sosrodarsono, S. dan
Kensaku T. 1983 Siklus hidrologi merupakan rangkaian proses berpindahnya air permukaan
bumi dari suatu tempat ke tempat lainnya hingga kembali ke tempat asalnya. Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi. Air di
atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besar di atas benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naik lagi
sehingga cukup tinggi dan dingin untuk terjadi kondensasi. Uap air berubah jadi embun dan seterusnya jadi hujan atau salju. Curahan precipitation turun ke
Universitas Sumatera Utara
7 bawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian
mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut. Limantara,L.M., 1986
Gambar 2.1. Siklus Hidrologi Sosrodarsono, S. dan Kensaku T. 1983
Universitas Sumatera Utara
8
2.2 Hidrologi Air Tanah
Hidrologi air tanah adalah cabang hidrologi yang berhubungan dengan air tanah dan didefinisikan sebagai ilmu tentang keterdapatan, penyebaran, dan
pergerakan air di bawah permukaan bumi. Geohidrologi mempunyai mempunyai makna yang sama dan hidrogeologi dibedakan hanya oleh penekanannya yang
lebih besar pada aspek kegeologian Todd, 1980, h,1. Oleh sebab itu uraian mengenai air tanah tidak akan lepas dari ilmu hidrologi, mulai dari kejadian air
tanah, hingga pergerakan air tanah, sampai akhirnya mencapai lajur jenuh di dalam akuifer.
2.2.1 Daur Hidrologi
Hampir semua air tanah merupakan komponen dalam daur hidrologi, termasuk air permukaan dan atmospheric waters uap air. Sebagian kecil air
tanah dapat masuk ke dalam daur ini dari masing-masing sumbernya Todd dan Mays, 2005
.
2.2.2 Daur Tertutup
Hujan yang jatuh ke bumi baik langsung menjadi aliran maupun tidak langsung melalui vegetasi atau media lainnya akan membentuk daur aliran air
mulai dari tempat yang tinggi gunung, pegunungan menuju ke tempat yang rendah baik di permukaan tanah maupun di dalam tanah yang berakhir di laut.
Universitas Sumatera Utara
9 Air berubah wujud berupa gasuap akibat panas matahari dan disebut
dengan proses penguapan atau evaporasi. Uap ini bergerak di atmosfer udara kemudian akibat perbedaan suhu di atmosfer dari panas menjadi dingin maka air
akan terbentuk akibat kondensasi dari uap menjadi keadaan cairan. Bila suhu berada di bawah titik beku kristal-kristal es terbentuk. Tetesan air kecil tumbuh
oleh kondensasi dan berbenturan dengan tetesan air lainnya dan terbawa oleh gerakan udara turbulen sampai pada kondisi yang cukup besar menjadi butir-butir
air. Apabila jumlah butir air sudah cukup banyak dan akibat berat sendiri secara gravitasi butir-butir air itu akan turun ke bumi dan proses turunnya butir air ini
disebut dengan hujan. Bila suhu udara turun sampai di bawah 0 C, maka butir air
akan berubah menjadi salju Chow dkk., 1988. Salju jadi persoalan yang penting di tempat atau negara yang mempunyai
perbedaan suhu yang besar. Pada waktu musim panas suhu bisa mencapai + 35 C,
namun pada waktu musim dingin suhu bisa mencapai – 35 C bahkan lebih.
Hujan jatuh ke bumi baik secara langsung maupun melalui media misalnya melalui tanaman. Di bumi air mengalir dan bergerak dengan berbagai cara. Pada
retensi tempat penyimpanan air akan menetaptinggal untuk beberapa waktu. Retensi dapat berupa retensi alam seperti daerah-daerah cekungan, danau, tempat-
tempat yang rendah dll., maupun retensi buatan manusia seperti tampungan, sumur, embung, waduk dll.
Secara gravitasi alami air mengalir dari daerah yang tinggi ke daerah yang rendah, dari gunung-gunung, pegunungan ke lembah, lalu ke daerah lebih
rendah, sampai ke daerah pantai dan akhirnya akan bermuara ke laut. Aliran air ini disebut larian permukaan run off karena bergerak di atas muka tanah. Aliran ini
Universitas Sumatera Utara
10 biasanya akan memasuki daerah tangkapan atau daerah aliran menuju ke
sistem jaringan sungai, sistem danau ataupun waduk. Dalam sistem sungai aliran mengalir mulai dari sistem sungai yang kecil menuju ke sistem sungai yang besar
dan akhirnya akan menuju mulut sungai atau sering disebut muara yaitu tempat bertemunya sungai dengan laut.
Sebagian air hujan yang jatuh di permukaan tanah meresap ke dalam tanah dalam bentuk-bentuk infiltrasi, perkolasi, dan kapiler. Aliran air tanah dapat
dibedakan menjadi aliran air tanah dangkal, aliran air tanah dalam, aliran air tanah antara dan aliran dasar base flow. Disebut aliran dasar karena aliran ini
merupakan aliran yang mengisi sistem jaringan sungai. Hal ini dapat dilihat pada waktu musim kemarau, ketika hujan tidak turun untuk beberapa waktu, pada suatu
sistem sungai tertentu masih ada aliran secara tetap dan menerus. Akibat panas matahari air di permukaan bumi juga akan berubah wujud
menjadi gasuap melalui proses evaporasi dan bila proses tersebut melalui tanaman disebut transpirasi. Air akan diambil oleh tanaman melalui akar-akarnya
yang dipakai untuk kebutuhan hidup dari tanaman tersebut, lalu air di dalam tanaman juga akan keluar berupa uap akibat energi panas matahari. Proses
pengambilan air oleh akar tanaman kemudian terjadinya penguapan dari dalam tanaman disebut sebagai evapo-transpirasi.
Evaporasi yang lain dapat terjadi pada sistem sungai, danau, embung, waduk maupun air laut yang merupakan sumber air terbesar. Walaupun laut
adalah tempat dengan sumber air terbesar namun tidak bisa langsung dimanfaatkan sebagai sumber kehidupan karena mengandung garam dan dikenal
dengan nama air asin . Uap dan gas mengalir dan bergerak di atmosfer.
Universitas Sumatera Utara
11 Kejadian tersebut membentuk suatu pergerakan berulang dan disebut
daur atau
siklus hidrologi.
Daur ini merupakan
konsep dasar tentang keseimbangan air secara global di bumi. Daur hidrologi juga menunjukkan semua
hal yang berhubungan dengan air. Bila dilihat keseimbangan air secara menyeluruh maka air tanah dan aliran permukaan: sungai, danau, penguapan dll.
merupakan bagian-bagian dari beberapa aspek yang menjadikan daur hidrologi menjadi seimbang sehingga disebut dengan daur hidrologi yang tertutup.
2.3 Air Bawah Tanah
2.3.1 Kejadian Air Tanah
Dua zone bawah – tanah utama dibagi oleh suatu permukaan yang tak beraturan yang disebut bidang batas air – jenuh water table. Bidang batas air
jenuh merupakan kedudukan titik-titik dalam bahan bebas yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan tekanan atmosferik. Di atas bidang batas air
jenuh, yakni di zone kapiler. Pori-pori tanah mungkin terisi udara ataupun air; oleh karenanya kadang-kadang disebut zone aerasi. Dalam zone freatik , yaitu
dibawah bidang batas air jenuh, celah-celah tanah terisi dengan air, kadang- kadang zone ini disebut zone air-jenuh. Zone freatik dapat memperpanjang
sampai kedalaman yang cukup besar, tetapi jika kedalamannya bertambah, berat sendiri tanah bertendensi merapatkan ruang-ruang pori dan relative sedikit saja
air yang dijumpai pada kedalaman-kedalaman yang lebih besar dari 3 km 10.000 ft. Linsley, Ray K., dkk, 1986
Ada dua cara pendekatan dalam system pengelolahan tanah yaitu :
Universitas Sumatera Utara
12 a. Constant Area Method
Metode ini dilaksanakan sedemikian rupa sehingga dengan pengaturan pemberian air dapat diperoleh luas areal yang diari setiap
harinya konstan. Hal ini berarti bahwa debit yang dialirkan melalui canal harus secara teratur ditambah dari hari ke hari karena kebutuhan akan air
untuk menjaga tinggi air pada petak basin yang sudah selesai diari dan mngkounter kehilangan air akibat perkolasi dan evaporasi. Ginting
Makmur, 2014 Secara schematis, besarnya debit rencana yang diperlukan
dengan mempergunakan system ini adalah seperti diperlihatkan pada skets pada gambar 2.2 dibawah ini :
Gambar 2.2. Prinsip Perencanaan Debit pada Constant Area Method
Ginting Makmur, 2014
Permasalahan yang dihadapi dengan metode ini adalah : Debit rencana yang akan diperoleh mendimensi saluran adalah
besar dan hanya dipakai untuk waktu yang pendek; dan
Universitas Sumatera Utara
13 Debit yang dialirkan berubah-ubah setiap hari sehingga sulit
mengoperasikannya atau mengontrolnya.
b. Constant Discharge Method Dengan metode ini air diberi konstan dari hari kehari, jadi debit
yang mengalir canal adalah konstan. Pada awalnya air dipergunakan seluruhnya untuk prewatering. Karena hal ini terus diperlukan terus menerus
dan kebutuhan air untuk menjaga muka air di dalam petak basin bertambah besar dari hari ke hari maka jumlah areal yang dapat diari akan berkurang
dari hari ke hari. Ginting Makmur, 2014. Secara skematis proses pengairan petak basin diperlihatkan pada gambar 2.3 di bawah ini.
Gambar 2.3. Prinsip perencanaan Pada constant Discharge Method
Ginting Makmur, 2014
Debit rencana dengan metode ini lebih kecil bila dibandingkan dengan ‘constant area method’ tetapi dengan metode ini diperlukan waktu
Universitas Sumatera Utara
14 yang lebih lama untuk masa prewatering. Ginting Makmur, 2014. Cara
menghitung ‘Debit Rencana” untuk pengolahan lahan dengan metode ‘Constant Discharge’ :
Misalkan : I = Kebutuhan air mhari
A = Total areal Irigasi m
2
T = Lamanya waktu pengolahan hari S = Kebutuhan air untuk prewatering mhari
M = Kebutuhan air untuk penjagaanmaintenance mhari Misalkan suatu luasan y diolah dalam waktu t untuk pertambahan waktu yang
sangat kecil dt diperoleh : Penyediaan air = I x A x dt
Pemakaian air = S x dy + M x y x dt I x A x dt = S x dy + M x y x dt
2.3.2 Recharge dan Discharge antara Air Tanah dan Sungai
Hujan yang turun diatas permukaan tanah suatu daerah tangkapan, sebagian berinfiltrasi masuk kedalam tanah dan sebagian lagi mengalir diatas
permukaan tanah menuju sungai, serta ada sebagian lagi yang tertahan diatas permukaan tanah yang akhirnya akan menguap kembali ke atmosefer baik secara
direct evaporasi, maupun penguapan yang dilakukan oleh tanaman transpirasi.
Kodoatie Sjarief., 2008. Pergerakan air dalam tanah dan permukaan dipengaruhi oleh gaya
gravitasi. Air permukaan maupun air dalam tanah bergerak menuju tempat yang
Universitas Sumatera Utara
15 lebih rendah yang pada akhirnya akan sampai ke laut. Air tanah dan air
permukaan yang sampai ke laut, nantinya akan diuapkan kembali ke atmosfer menjadi uap air dan setelah terkondensasi akan turun hujan siklus hidrologi.
Selengkapnya bisa dilihat pada sketsa di bawah ini
Gambar 2.4. Sketsa daerah tangkapan dan daerah pelepasan pada suatu
daerah aliran
Daerah yang lebih tinggi merupakan daerah tangkapan atau pengisian recharge area dan daerah yang lebih rendah merupakan daerah pelepasan atau
pengeluaran discharge area. Aliran air tanah dan aliran permukaan tidaklah dipandang secara parsial, dalam artian air tanah punya jalur sendiri dan air
permukaan punya jalur sendiri. Bisa saja dalam perjalanannya menuju laut ada air tanah keluar dari jalurnya dan bergabung dengan air permukaan masuk sistem
aliran sungai, dalam artian daerah pengeluarannya di sungai. Dengan demikian
Universitas Sumatera Utara
16 bisa dikatakan ada interaksi atau hubungan timbal balik antara air tanah dan
sungai apabila dilihat sisi recharge dan discharge. Salah satu hal yang patut digarisbawahi disini, yakni pada pembahasan
sebelumnya mengenai air permukaan dikatakan suatu daerah tangkapan atau daerah aliran sungai itu dibatasi oleh lereng atau punggung-punggung bukit.
Kalau air tanah batasannya adalah batas hidrogeologis struktur batuan, perlapisan,perlipatan, dll. Pada aliran permukan dikenal istilah daerah aliran air
sungai atau DAS, untuk aliran air tanah dikenal istilah CAT atau cekungan air tanah. Cekungan air tanah CAT, adalah suatu wilayah yang dibatasi oleh batas
hidrogelogis, tempat semua kejadian hidrogeologis, seperti proses pengimbuhan recharge, pengaliran dan pelepasan air tanah berlangsung discharge.
Tanpa gangguan manusia, cekungan air tanah akan mengisi dan mengeluarkan air yang berlebih melalui beberapa telusuran sampai keseimbangan
semu quisiequilibrium. Sungai-sungai yang mempunyai muka air lebih rendah dari muka air tanah akan mendapat sumbangan recharge dari air tanah. Sungai-
sungai yang memotong muka air tanah dan menerima aliran air tanah termasuk dalam sungai permanen.
Jika sungai yang elevasi muka airnya lebih tinggi dari muka air tanah water table, maka sungai tersebut akan menyumbang ke air tanah discharge.
Sungai semacam ini termasuk dalam kategori sungai ephemeral, yakni sungai yang hanya mengalir pada saat musim penghujan. Jika hujan tidak terjadi dalam
periode yang cukup panjang, sungai ini akan mengering akibat airnya telah berperkolasi mengisi air tanah.
Universitas Sumatera Utara
17
Gambar 2.5. Sketsa recharge antara air tanah dan sungai
Discharge dan recharge air tanah bergantung pada letak air tanah gorund
water dan muka air tanahnya water table. Pada daerah tangkapan aliran air
tanah menjauhi muka air tanah, atau bisa diartikan pada daerah tangkapan muka air tanahnya terletak pada kedalaman tertentu sedangkan muka air tanah daerah
pengeluaran umumnya mendekati permukaan tanah, salah satu contohnya adalah daerah pantai. Kodoatie Sjarief., 2008.
Muka air tanah water table merupakan kedudukan titik-titik di dalam tanah yang tidak tertekan yang tekanan hidrostatiknya sama dengan tekanan
atmosfer. Letak air tanah dan muka air tanah, bisa dilihat pada sketsa di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
18
Gambar 2.6. Sketsa lajur air tanah
Tidak selalu juga pada daerah tinggi yang merupakan daerah tangkapan, air tanah menjauhi muka air tanah. Terkadang pada daerah yang tinggi terjadi
perubahan kemiringan lereng, disitu muka air tanah bisa saja memotong muka tanah. Munculnya air tanah ke permukaan bumi karena muka air tanah memotong
muka tanah, inilah yang disebut dengan mata air. Sumber utama aliran air sungai berasal dari mata air yang berada di daerah hulu daerah yang tinggi.
Universitas Sumatera Utara
19
Gambar 2.7. Sketsa mata air di tempat tinggi
Air tanah bisa dipandang sebagai sebuah waduk besar yang berada di dalam tanah, tempat-tempat pengeluarannya dapat dipandang sebagai sebuah
saluran. Jika air tanahnya tinggi, debit yang melalui saluran ini cenderung mempertahankan keseimbangan antara aliran masuk dan aliran keluar. Selama
musim kemarau debit alami berkurang karena muka air tanah menurun, dan bahkan aliran keluar dapat berhenti.
2.3.3 Aquifer
Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan suatu kesatuan dengan sungai dan anak – anak sungainya, yang berfungsi menampung,
menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografi dan batas di
laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktifitas daratan. Formasi geologis yang mengandung air dan memindahkannya dari satu titik
ke titik lain dalam jumlah yang mencukupi untuk pengembangan ekonomis
Universitas Sumatera Utara
20 disebut suatu aquifer. Kebalikannya adalah aquiclude yaitu suatu formasi yang
berisi air tapi tak dapat dipindahkan cukup cepat untuk melengkapi suplai yang berarti pada sumur dan mata air. Aguifuge tak mempunyai bukaan yang saling
berhubungan dan tak dapat memegang ataupun memindahkan air. Rasio volume porinya terhadap volume total formasinya disebut porositas. Linsley, Ray K.,
dkk, 1986 Penelitian aliran air di akuifer dan karakterisasi akuifer disebut
hidrogeologi Kodoatie dan Sjarief, 2005. 1. Akuifer tertekan confined aquifer
Merupakan lapisan rembesan air yang mengandung kandungan air tanah yang bertekanan lebih besar dari tekanan udara bebastekanan
atmosfir, karena bagian bawah dan atas dari akuifer ini tersusun dari lapisan kedap air biasanya
tanah liat. Muka air tanah dalam kedudukan ini disebut pisometri, yang dapat berada diatas maupun
dibawah muka tanah. Apabila tinggi pisometri ini berada diatas muka tanah, maka air sumur yang menyadap akuifer jenis ini akan mengalir
secara bebas. Air tanah dalam kondisi demikian disebut artoisis atay artesis. Dilihat dari kelulusan lapisan pengurunganya akuifer tertekan
dapat dibedakan menjadi akuifer setengah tertekan semi-confined
aquifer atau tertekan penuh confined aquifer dan dapat disebut pula
dengan akuifer dalam Kodoatie dan Sjarief, 2005.
Universitas Sumatera Utara
21
Gambar 2.8. Confined aquifer
dan Unconfined aquifer Todd, 1959 dalam Kodoatie dan Sjarief, 2005.
2. Akuifer bebastak tertekan unconfined aquifer Merupakan lapisan rembesan air yang mempunyai lapisan
dasar kedap air, tetapi bagian atas muka air tanah lapisan ini tidak kedap air, sehingga kandungan air tanah yang bertekanan sama
dengan tekanan udara bebastekanan atmosfir. Ciri khusus dari akuifer bebas ini adalah muka air tanah yang sekaligus juga
merupakan batas atas dari zona jenuh akuifer tersebut, sering
disebut pula dengan akuifer dangkal. Beberapa macam Unconfined Aquifer
Kodoatie dan Sjarief, 2005 : Akuifer Terangkat Perched Aquifer
Merupakan kondisi khusus, dimana air tanah pada akuifer ini terpisah dari
air tanah utama oleh lapisan yang
relatif kedap
air dengan penyebaran tebatas, dan terletak diatas muka air tanah utama.
Universitas Sumatera Utara
22
Gambar 2.9. Akuifer Terangkat perched aquifer
Akuifer Lembah Valley Aaquifer Merupakan akuifer yang berada pada suatu lembah
dengan sungai sebagai batas inlet atau outlet. Dapat dibedakan berdasarkan lokasinya
yaitu di daerah
yang banyak curah hujannya humid zone, dimana pengisian
air sungai yang ada di akuifer ini diisi melalui infiltrasi dari
daerah-daerah yang sama tingginya
dengan ketinggian sungai. Dan juga di daerah gersang arid zone,
dimana pengisian infiltrasi ke akuifer tidak ada akibat dari curah hujan. Pengisian air berasal dari sungai ke
akuifer dengan aliran pada akuifer searah aliran sungai.
Gambar 2.10. Valley Aquifer
pada daerah humid dan arid Alluvial Aquifer
Merupakan akuifer yang terjadi akibat proses fisik
Universitas Sumatera Utara
23 baik
pergeseran sungai
maupun perubahan kecepatan penyimpanan yang beragam dan
heterogen disepanjang
daerah aliran
sungai atau
daerah genangan flood plains
. Akibatnya kapasitas air di akuifer ini menjadi besar dan umumnya air tanahnya seimbang equillibrium dengan
air yang ada di sungai. Didaerah hulu DAS umumya air sungai
meresap ke tanah
infiltrasi dan
mengisi akuifer
ini. Sedangkan di hilir muka air tanah di akuifer lebih tinggi dari dasar sungai, dan akuifer mengisi sungai
terutama pada musim kemarau.
2.3.4 Aquifer – Aquifer Artesis
Aquifer artesis memperlihatkan sifat dapat-desak compressibility yang patut dipertimbangkan. Banyak kasus-kasus dimana fluktuasi pasang surut,
tekanan barometer, atau bahkan bebab kereta api yang berada diatasnya mengakibatkan fluktuasi level airdi sumur-sumur yang menembus aquifer. Kalau
dalam tekanan aquifer artesis dihilangakan setempat oleh habisnya air, pemampatan aquifer dapat terjadi, dengan di iringi penurunan tanah di atanya.
Penurunan-penurunan semacam into teleh diteliti pdad daerah-daerah pengambilan air tanaha dalam jumlah besar, dengan elevasi-elevasi muka tanah
yang menurun lebih dari 3 m 10 ft. disamping pengaruh-pengaruh gangguan dari penurunan tanah permukaaan pengujian-pengujian pemompaan pada aquifer-
aquifer semacam itu dapat menyesatkan, karena aliran yang keluar dari penyimpanan merupakan hasil dari pemampatan. Meskipun fluktuasi kecil
Universitas Sumatera Utara
24 Nampak seakan-akan elastijk, namun tak terdapat bukti-bukti tentang muka tanah
di daerah yang mengalami penurunan akan dapat disembuhkan bila aquifernya diberi bertekanan kembali. Linsley, Ray K., dkk, 1986
2.4 Permeabilitas
Jamulya dan Suratman Woro Suprodjo 1983, mengemukakan bahwa permeabilitas adalah cepat lambatnya air merembes ke dalam tanah baik melalui
pori makro maupun pori mikro baik ke arah horizontal maupun vertikal. Tanah adalah kumpulan partikel padat dengan rongga yang saling berhubungan.
Rongga ini memungkinkan air dapat mengalir di dalam partikel melalui rongga dari satu titik yang lebih tinggi ke titik yang lebih rendah. Sifat tanah yang
memungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebut permeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granular tanah, meskipun
dapat dipengaruhi oleh faktor lain seperti air terikat di tanah liat. Jadi, tanah yang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda.
Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur
tanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanah
berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka
pori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung
yang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah unfissured.
Universitas Sumatera Utara
25 Hukum Darcy menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-
rongga pori dalam tanah dan sifat-sifat yang memengaruhinya. Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam penetapan hukum Darcy ini. Asumsi pertama
menyatakan bahwa aliran fluidacairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh.
Pengujian permeabilitas tanah dilakukan di laboratorium menggunakan metode Constant Head Permeameter dan VariableFalling Head Permeameter.
1. Constant Head Permeameter
Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran kasar dan memiliki koefisien permeabilitas yang tinggi.
Rumus :
Q = k.A.i.t k = Q.L h.A.t
Dengan : Q = Debit cm3
k = Koefisien Permeabilitas cmdetik A = Luas Penampang cm2
i = Koefisien Hidrolik = hL t = Waktu detik
2. VariableFalling Head Permeameter
Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran halus dan memiliki koefisien permeabilitas yang rendah.
Universitas Sumatera Utara
26 Rumus :
k = 2,303.a.L A.L.log h1h2
Dengan : k = Koefisien Permeabilitas cmdetik
a = Luas Penampang Pipa cm2 L = PanjangTinggi Sampel cm
A = Luas Penampang Sampel Tanah cm2 t = Waktu Pengamatan detik
h1 = Tinggi Head Mula-mula cm h2 = Tinggi Head Akhir cm
Hukum Darcy menunjukkan bahwa permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabilitasnya. Koefisein permeabilitas tanah bergantung pada berbagai faktor.
Setidaknya, ada enam faktor utama yang memengaruhi permeabilitas tanah, yaitu:
1. Viskositas Cairan , yaitu semakin tinggi viskositasnya, koefisien
permeabilitas tanahnya akan semakin kecil.
2. Distribusi Ukuran Pori , yaitu semakin merata distribusi ukuran porinya,
koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.
3. Distibusi Ukuran Butiran
, yaitu semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.
4. Rasio Kekosongan Void Ratio
, yaitu semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin besar.
Universitas Sumatera Utara
27
5. Kekasaran Partikel Mineral
, yaitu semakin kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
6. Derajat Kejenuhan Tanah
, yaitu semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
Permeabilitas adalah kecepatan masuknya air pada tanah dalam keadaan jenuh. Penetapan permeabilitas dalam tanah baik vertial makupun horizontal
sangat penting peranannya dalam pengelolaan tanah dan air. Tanah-tanah yang mempunyai kecepatan permeabilitas lambat, diinginkan untuk persawahan yang
membutuhkan banyak air. Perkiraan kebutuhan air bagi tanaman memerlukan pertimbangan-pertimbangan kehilangana air dari tanah melalui rembesan ke
bawah dan ke samping. Selain itu bagi daerah berdrainase buruk atau tergenang memerlukan data kecepatan permeabilitas tanah agar perencanaan fasilitas
drainase dapat dibuat untuk dapat menyediakan jumlah air dan udara yang baik bagi pertumbuhan tanaman. Santun dkk, 1980
Permeabilitas berhubungan erat dengan drainase. Mudah tidaknya air hilang dari tanah menentukan kelas drainase tanah tersebut. Air dapat hilang dari
permukaan tanah maupun melalui presepan tanah. Berdasarkan atas kelas drainasenya, tanah dibedakan menjadi kelas drainase terhambat sampai sangat
cepat. Keadaan drainase tanah menentukan jenis tanaman yang dapat tumbuh. Sebagai contoh, padi dapat hidup
1. Permeabilitas KHJ adalah suatu sifat khas media sarang dan sifat geometri tanah itu sendiri yang menunjukkan kemampuan tanah didalam
menghantarkan zat tertentu melalui pori- porinya
Universitas Sumatera Utara
28 2. Permeabilitas tanah, merupakan pengaruh pada lapisan yang kedap, serta
mempengaruhi ketebalan dan nisbah bentotit, itu semua yang sangat menentukan permeabilitas tanah.
Faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas 1. Tekstur tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan antara pasir, liat, dan debu yang menyusun suatu tanah. Tekstur sangat berppengaruh pada permeabilitas.
Apabila teksturnya pasir maka permeabilitas tinggi, karena pasir mempunyai pori-pori makro. Sehingga pergerakan air dan zat-zat tertentu
bergerak dengan cepat. 2. Struktur tanah
Struktur tanah adalah agregasi butiran primer menjadi butiran sekunder yang dipisahkan oleh bidang belah alami. Tanah yang
mempunyai struktur mantap maka permeabilitasnya rendah, karena mempunyai pori-pori yang kecil. Sedangkan tanah yang berstruktur lemah,
mempunyai pori besar sehingga permeabilitanya tinggi.Semakin kekanan semakin rendah
3. Porositas Permeabilitas tergantung pada ukuran pori-pori yang dipengaruhi
oleh ukuran partikel, bentuk partikel, dan struktur tanah. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin rendah permeabilitas.
4. Viskositas cairan Viskositas merupakan kekentalandari suatu cairan. Semakin tinggi
viskositas, maka koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin kecil.
Universitas Sumatera Utara
29 5. Gravitas
Gaya gravitasi berpengaruh pada kemampuan tanah untuk mengikat air. Semakin kuat gaya gravitasinya, maka semakin tinggi
permeabilitanya. 6. BI dan BJ
Jika BI tinggi, maka kepadatan tanah juga tinggi, sehingga permeabilitasnya lambat atau rendah.
Faktor-faktor yang di pengaruhi permeabilitas : 1. Infiltrasi
Infiltrasi kemampuan tanah menghantar partikel. Jika permeabilitas tinggi maka infiltrasi tinggi.
2. Erosi Erosi perpindahan massa tanah,jika permeabilitas tinggi maka erosi
rendah. 3. Drainase
Drainase adalah proses menghilangnya air yang berkelebihan secepat mungkin dari profil tanah. Mudah atau tidaknya r hilang dari tanah
menentukan kelas drainase tersebut. Air dapat menghilang dari permukaan tanah melalui peresapan ke dalam tanah. Pada tanah yang berpori makro
proses kehilangann airnya cepat, karena air dapat bergerak dengan lancer. Dengan demikian, apabila drainase tinggi, maka permeabilitas juga tinggi.
Universitas Sumatera Utara
30 4. Konduktifitas
Konduktifitas ias didapat saat kita menghitung kejenuhan tanah dalam air satuan nilai, untuk membuktikan permeabilitas itu cepata atau
tidak. Konduktifitas tinggi maka permeabilitas tinggi. 5. Run off
Run off merupakan air yang mengalir di atas permukaan tanah. Sehingga, apabila run off tinggi maka permeabilitas rendah.
6. Perkolasi Perkolasi merupakan pergerakan air di dalam tanah. Pada tanah
yang kandungan litany tinggi, maka perkolasi rendah. Sehingga, apabila perkolasi rendah maka permeabilitasnya pun rendah.
Permeabilitas tanah memiliki lapisan atas dan bawah. Lapisan atas berkisar antara lambat sampai agak cepat 0,20 – 9,46 cm jam-1,
sedangkan di lapisan bawah tergolong agak lambat sampai sedang 1,10 - 3,62 cm jam-1. N. Suharta dan B. H Prasetyo. 2008
2.5 Sungai