Pergerakan Air di Dalam Tanah Sifat Hidrolika Tanah

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pergerakan Air di Dalam Tanah

Pergerakan air di dalam tanah merupakan bagian dari siklus hidrologi umumnya air di dalam tanah bergerak lambat, dilihat dari kondisi kadar airnya aliran air di dalam tanah dapat dibagi menjadi dua yaitu aliran dalam kondisi jenuh dan tidak jenuh, pada dasarnya aliran air tanah secara umum dapat dijelaskan dengan konsep hukum Darcy. Konsep aliran tersebut dirumuskan oleh Darcy pada tahun 1856, konsep ini merupakan dasar untuk aliran air. Dalam eksperimennya Darcy menemukan hubungan proposional antara debit aliran Q per satuan waktu yang melalui kolom pasir homogen dengan panjang L dan luas penampang A dengan gradient hidrolik i yang dituliskan sebagai berikut : atau ........................................................... 2.1 dimana H 1 -H 2 =∆H yang merupakan perbedaan tekanan antara dua titik di kolom pasir dengan beda jarak sepanjang L gambar 2.1 dan q adalah fluks air mdetik sedangkan K adalah koefisien proposionalitas yang dikenal dengan konduktivitas hidrolika Notodarmojo 2005. Gambar 2.1 Ilustrasi eksperimen hukum Darcy arah horizontal.

2.2 Sifat Hidrolika Tanah

Sifat hidrolika tanah mempengaruhi perilaku aliran air dalam tanah, sifat hidrolika tanah tidak jenuh pada dasarnya digambarkan oleh konduktivitas hidrolika dan kurva retensi tanah, konduktivitas hidrolika menggambarkan kemampuan tanah mengalirkan air sedangkan kurva retensi air tanah menggambarkan kemampuan tanah menyimpan air Klute 1986. Menurut Hillel 1998 Konduktivitas hidrolika K adalah rasio fluks dengan gradien potensial, konduktivitas hidrolika ada dua yaitu konduktivitas hidrolika tanah jenuh K s dan konduktivitas hidrolika tidak jenuh K . Dalam tanah jenuh dengan struktur yang mantap atau dalam media berpori yang kaku seperti pasir, konduktivitas hidrolika tanah mendekati konstan, nilainya berkisar antara 10 -4 sampai 10 -6 meterdetik untuk tanah berpasir dan 10 -6 sampai 10 -9 meterdetik untuk tanah berliat. Perbedaan paling penting antara aliran jenuh dan tidak jenuh adalah konduktivitas hidrolikanya, ketika tanah jenuh hampir semua pori tanah terisi, aliran air terus terjadi dan konduktivitas bernilai maksimal, ketika tanah tidak jenuh beberapa pori terisi oleh udara dan aliran air berkurang, selanjutnya pori yang kosong oleh air tegangannya meningkat dan lebih konduktif. Penetapan konduktivitas hidrolika tanah jenuh K s dapat dilakukan di lapangan maupun di laboratorium, pengukuran K s di laboratorium merupakan aplikasi langsung dari konsep hukum Darcy di suatu kolom tanah dalam keadaan jenuh dari suatu penampang melintang yang bersifat seragam dan dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut: - .............................................................................................. 2.2 Dimana K s = konduktivitas hidrolika tanah jenuh V = volume air yang mengalir dalam penampang melintang A = luas penampang melintang T = waktu H 1 – H 2 = gradient hidrolik L = panjang kolom tanah metode yang biasa digunakan diantaranya metode falling head dan constant head Klute dan Dirksen 1986. Penetapan K s di lapangan juga menggunakan prinsip hukum Darcy, metode yang digunakan diantaranya adalah metode auger hole dan metode piezometer Departemen Pertanian 2006. Penetapan konduktivitas tanah tidak jenuh K dapat ditentukan menggunakan metode laboratorium prediksi dengan menggunakan model retensi air tanah dan pengukuran in situ di lapangan, Ada beberapa cara penentuan K di lapangan, antara lain: a. Metode fluks berubah unsteady drainage flux atau instantaneous profile method, yaitu dengan pengukuran kadar air tanah pada kedalaman dan waktu tertentu secara periodik [ θz,t] dan potensial matriks di kedalaman dan waktu tertentu secara periodik [ z,t] b. Metode fluks tetap steady flux method yang kontras dengan metode sebelumnya yang mana aliran air ke bawah dihitung dengan menggunakan hukum kekekalan massa sebagai keberlangsungan pengairan Green et al. 1986. Konduktivitas hidrolika sangat dipengaruhi oleh struktur dan tekstur, nilainya meningkat jika tanah mempunyai pori yang besar, mempunyai retakan dan beragregat. Konduktivitas hidrolika tidak hanya dipengaruhi oleh porositas total akan tetapi juga oleh ukuran pori , sebagai contoh tanah berpasir mempunyai pori yang besar mempunyai konduktivitas yang lebih besar dibanding tanah berliat yang mempunyai pori yang kecil, walaupun porositas total tanah berliat lebih besar dibanding tanah berpasir. Retakan, lubang cacing dan saluran akar yang membusuk yang ada di tanah berdampak terhadap aliran air dengan cara yang berbeda, tergantung arah dan kondisi proses aliran. Konduktivitas hidrolika bukan satu-satunya kekhasan tanah, lebih dari itu tergantung oleh gabungan sifat tanah dan cairannya. Karakteristik tanah yang mempengaruhi K adalah porositas total, distribusi ukuran pori dan tourtoisity dan geometri pori tanah. Karakteristik cairan yang mempengaruhi K adalah density dan viskositas Hillel 1998. Hubungan antara kadar air tanah dan potensial matriks adalah bagian dasar dari sifat hidrolika tanah, Fungsi tersebut biasanya diukur secara eksperimen dan digambarkan dalam sebuah kurva dalam literatur hubungan tersebut dikenal dengan berbagai nama mencakup fungsi retensi air, karakteristik kelembaban tanah dan kurva pF. Fungsi tersebut mengacu kepada faktor kapasitas yaitu kadar air dan faktor intensitas yaitu energi dalam air Klute 1986 . Penetapan kurva retensi air tanah bisa didapat dengan metode langsung dan tidak langsung, metode langsung dilakukan di lapangan yaitu dengan mengukur kadar air di lapangan pada berbagai potensial matriks dengan menggunakan tensiometer sedangkan metode laboratorium menggunakan pressure plate apparatus dimana tanah diberikan tekanan tertentu misal pF 1,0; pF 2,0 pF 2,54 dan pF 4,2 menggunakan alat tersebut dan dihitung kadar airnya Departemen Pertanian 2006.

2.3 Model Retensi Air Tanah dan Konduktivitas Hidrolika