KONDUKTIVITAS HIDROLIK TANAH

LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DAN KIMIA TANAH

KONDUKTIVITAS HIDROLIK TANAH

                                         

Oleh:

Sofiatun Khasanah

NIM: A1H013011

                                                       

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

PURWOKERTO

2015

I.         PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

            Parameter atau ukuran yang dapat menggambarkan kemampuan tanah dalam melewatkan air disebut sebagai konduktivitas hidrolik (hydraulic conductivity). Tingkat kemampuan tanah untuk melewatkan air sangat dipengaruhi oleh kadar air tanah. Konduktivitas merupakan kemampuan suatu benda untuk menghantarkan partikel-partikel yang melewatinya. Hidrolika erat kaitannya dengan air. Jadi, konduktivitas hidrolika adalah kemampuan tanah untuk melewatkan air. Kemampuan ini berlaku pada dua kondisi, yaitu saat semua pori-pori  terisi air dan sebagian pori-pori terisi air.

            Pengetahuan tentang konduktivitas hidrolika pada sektor pertanian dan kehutanan sangat penting, karena untuk mengevaluasi mudah tidaknya tanah menghasilkan aliran permukaan atau tergenang bila turun hujan. Oleh karena itu, pengamatan tentang konduktivitas hidrolika tanah jenuh dilakukan agar dapat  memprediksi dan mengevaluasi pengolahan tanah dan air.

B.       Tujuan

1.        Menetapkan laju konduktivitas hidrolik beberapa contoh tanah dalam keadaan jenuh.

2.        Untuk mengetahui metode pengukuran konduktifitas hidrolik dengan menggunakan metode tinggi air tetap.

II.      TINJAUAN PUSTAKA

Tekstur suatu tanah merupakan sifat yang hampir tidak berubah berlainan, dengan struktur dan konsistensi. Namun kadang-kadang didapati perubahan dalam lapisan itu sendiri karena dipindahkannya lapisan permukaan atau perkembangan lapisan permukaan yang baru. Karena sifatnya yang relative tetap untuk jangka waktu tertentuh maka tekstur tanah sudah lama menjadi dasar klasifikasi tanah serta struktur yang turut menentkan tata air dalam tanah yang berupa kecepatan fitrasi, penetrasi dan kemampuan pengikatan air oleh tanah (Darmawijaya,1990).

Tekstur tanah dapat pula ditetapkan secara kualitatif dilapangn dengan menggunakan perasaan. Tanah yang bisa diletakkan diantara ibu jari dengan jari telunjuk dan kemudian saling ditekan dan dirasakan. Terdapatnya tekstur profil tanah terkadang dapat memberi keuntungan namun dapat pula memberikan kerugian.  Kerugian dan keuntungan adanya tekstur tanah dipengaruhi oleh tingkatan perkembangan tanah sampai batas batas tertentu.

Badan Pertanahan Nasional mendefinisikan bahwa tekstur tanah adalah keadaan tingkat kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung pada tanah. Dari ketiga jenis fraksi tersebut partikel pasir mempunyai ukuran diameter paling besar yaitu 2 – 0.05 mm, debu dengan ukuran 0.05 – 0.002 mm dan liat dengan ukuran < 0.002 mm.

Tekstur tanah menunjukkan kasar dan halusnya tanah, tekstur tanah merupakan perbandingan antara butir butir pasir debu dan liat. Teksur tanah dibedakan berdasarkan presentase kandungan pasir, debu dan liat (Hadjowigeno, 2002). Pembagian tekstur berdasarkan kelas tekstur ada 12,hal ini sesuai dengan yang  dikemukakan oleh, ( Hanafiah, 2005).

1.        Pasir (sandy)

 Pasir mempunyai ukuran >2mm dan bersifat kasar dan tidak

2.        Pasir berlempung (loam sandy)

Tanah pasir berlempung ini memiliki berlempung tidak kuat.

3.        Lempung berpasir (Sandy loam)

Rasa kasar pada tanah lempung berpasir   akan terasa agak jelas dan juga akan membentuk bola yang agak keras tetapi akan mudah hancur.

4.        Lempung (Loam)

Lempung tidak terasa kasar dan juga tidak terasa licin. Dapat membentuk bola yang agak teguh dan dapat sedikit digulung dengan permukaan yang mengkilat. Selain itu, lempung juga dapat melekat.

5.        Lempung liat berpasir (Sandy-clay-loam)

Lempung liat berpasir terasa agak jelas. Dapat membentuk bola agak teguh bila kering dan juga dapat membentuk gulungan jika dipilin dan gulungan akan mudah hancur serta dapat melekat.

6.        Lempung liat berdebu (sandy-silt-loam)

Lempung liat berdebu memiliki rasa licin yang jelas. Dapat membentuk bola teguh dan gulungan yang mengkilat serta dapat melekat.

7.        Lempung berliat (clay loam)

Lempung berliat akan terasa agak kasar. Dapat membentuk bola agak teguh bila kering dan membentuk gumpalan bila dipilin tetapi pilinan mudah hancur

8.        Lempung berdebu (Silty Loam)

Lempung berdebu akan terasa agak licin. Dapat membentuk bola yang agak teguh dan dapat melekat.

9.        Debu (Silt)

Debu akan terasa licin sekali. Dapt membentuk bola yang teguh dan dapat sedikit digulung dengan permukaan yang mengkilap serta terasa agak lekat.

10.    Liat berpasir (Sandy-clay)

Liat berpasir akan terasa licin tetapi agak kasar. Dapat membentuk bola dalam keadaan kering. Akan sukar untuk dipijit tetapi mudah digulung serta memilliki daya lekat yang tinggi (melekat sekali).

11.    Liat berdebu (Silty-clay)

Liat berdebu akan terasa agak licin. Dapat membentuk bola dalam keadaan kering. Akan sukar dipijit tetapi mudah digulung   serta memiliki daya lekat yang tinggi (melekat sekali).

12.    Liat (clay)

Liat akan terasa berat, dapat membentuk bola yang baik. Serta  memiliki daya lekat yang tinggi (melekat sekali).

III.   METODOLOGI

A.      Alat dan Bahan

1.        Contoh tanah utuh

2.        Ring sample

3.        Kaian kasa

4.        Karet

5.        Satu set alat pengukur Ksat

6.        Stopwatch

B.       Prosedur Kerja

1.        Mengambil tanah dengan cara pengambilan tanah utuh dan dibuat jenuh dengan direndam pada air selama 24 jam.

2.        Mengisi air pada tabung besar.

3.        Ring dimasukkan pada bagian bawah tabung atau pipa kecil.

4.        Mengisi air pada alat pengukur hingga mencapai h₁ = 30 cm.

5.        Menekuk bagian selang agar air turun.

6.        Mencatat waktu yang dibutuhkan sampai penurunan air h₂ = 25 cm.

7.        Menghitung konduktivitas tanah dengan

Ks =  +

Keterangan:

L = tinggi ring

A = luas ring

a = ¼ πd²

t = waktu

IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN

A.      Hasil        

Perhitungan kelompok 1-2:

Diketahui:

D: 5 cm

L: 5 cm

d: 1,5 cm

t 30 cm = 4,52 = 292 s

t 25 cm = 7,44 = 464 s

a = ¼ πd²

a = ¼ x 3,14 x 1,5 ²

a = 1,77 cm²

A = ¼ πD²

A = ¼ x 3,14 x 5²

A = 19, 62 cm²

Ks =

Ks =

Ks =

Ks = 82,74 x 10^-3 cm/s

Perhitungan kelompok 3-5:

 a = ¼ πd²

a = ¼ x 3,14 x (6) ²

a = 28,26  cm²

A = ¼ πD²

A = ¼ x 3,14 x 5²

A = 19, 62 cm²

Ks =

Ks =

Ks =

Ks = 7,9 cm/s

  

B.       Pembahasan

Konduktivitas merupakan kemampuan suatu benda untuk menghantarkan partikel-partikel yang melewatinya. Hidrolika erat kaitannya dengan air. Jadi, konduktivitas hidrolika adalah kemampuan tanah untuk melewatkan air. Kemampuan ini berlaku pada dua kondisi, yaitu saat semua pori-pori  terisi air dan sebagian pori-pori terisi air. Ketika semua pori-pori terisi air disebut tanah jenuh, sedangakan saat sebagian pori-pori tanah terisi oleh air disebut tanah tak jenuh. Pengetahuan tentang konduktivitas hidrolika pada sektor pertanian dan kehutanan sangat penting, karena untuk mengevaluasi mudah tidaknya tanah menghasilkan aliran permukaan atau tergenang bila turun hujan. Hal ini menetukan cara pengolahan yang dilakukan pada tanah tersebut. Tanah yang baik adalah saat hujan tanah tidak tergenang dan tidak kekeringan saat musim kemarau.

Konduktivitas hidrolika tanah merupakan kemampuan tanah untuk melewatkan air. Kemampuan ini berlaku pada dua kondisi yaitu pada saat semua pori-pori terisi oleh air (tanah jenuh) dan pada kondisi ketika hanya sebagian dari pori-pori yang terisi oleh air (tanah tak jenuh) dalam hal ini laju konduktivitas tanah jenuh (K-sat) selalu lebih tinggi dari lajju konduktivitas hidrolika tanah tak jenuh (K-unsat), hal ini disebabkan oleh dua fakktor yaitu : pada tanah jenuh pengaruh gaya gravitasi jauh lebih dominant dibandingkan pada tanah tak jenuh dan ukuran pori-pori sebagai media K-sat jauh lebih besar dari ukuran pori-pori  untuk ukuran K-unsat.

Konduktivitas hidrolik tidak selamanya tetap. Artinya dalam berbagai proses (kimia, fisika dan biologi) konduktivitas hidrolik dapat berubah karena faktor masuk dan mengalirnya air dalam tanah. Perubahan yang terjadi pada komposisi ion kompleks dapat dipertukarkan. Misalnya ketika air memasuki tanah mempunyai komposisi atau konsentrasi zat terlarut yang berbeda dengan larutan awal dan dapat merubah konduktivitas hidrolik. Secara umum konduktivitas akan berkurang bila konsentrasi zat terlarut elektrolit berkurang. Hal ini disebabkan oleh penomena pengembangan dan dispersi yang juga dipengaruhui oleh jeni-jenis kation (pada pelepasan dan perpindahan partikel-partikel lempung). Selama aliran yang lama, bisa menghasilkan penyumbatan pori. Interaksi zat terlarut dan matrik tanah dan pengaruhnya terhadap konduktivitas hidroulik khususnya penting pada tanah-tanah masam dan berkadar natrium tinggi.

Secara kuantitatif permeabilitas tanah diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada suatu media berpori dalam keadaan jenuh. Dalam hal ini sebagai cairan adalah air, dan sebagai media berpori adalah tanah. Konduktivitas hidrolik (permeabilitas) tanah didefinisikan oleh hukum Darcy untuk satu dimensi yaitu aliran secara vertikal. Sifat ini sangat dipengaruhi oleh geometri (ruang) pori dan sifat dari cairan yang mengalir didalamnya. Ukuran pori dan adanya hubungan antar pori-pori tersebut sangat menentukan apakah tanah mempunyai permeabilitas rendah atau tinggi. Air dapat mengalir dengan mudah di dalam tanah yang mempunyai pori-pori besar dan mempunyai hubungan antar pori yang baik. Pori-pori yang kecil dengan hubungan antar pori yang seragam akan mempunyai permeabilitas lebih rendah, sebab air akan mengalir melalui tanah lebih lambat. Kemungkinan tanah-tanah yang pori-porinya besar, permeabilitasnya mendekati nol (hampir tidak ada aliran), yaitu jika pori-pori tersebut terisolasi (tidak ada hubungan) sesamanya. Permeabilitas juga mungkin mendekati nol apabila pori-pori tanah sangat kecil, seperti pada tanah liat. Sifat dari cairan yang secara langsung berpengaruh terhadap permeabilitas tanah adalah viskositas (viscosity) dan berat jenis (density). Permeabilitas berbanding terbalik dengan sifat kekentalan zat cair, dimana sifat kekentalan air (viscosity) berkurang dengan meningkatnyasuhu. Oleh karena itu, koefisien permeabilitas meningkat sejalan dengan meningkatnya suhu air. Dalam hal ini penentuan permeabilitas sebaiknya dilakukan pada suhu air tidak lebih dari 20ºC. Total garam terlarut (total dissolved salt) dalam air rembesan dapat mempengaruhi permeabilitas, terutama untuk tanah padat.

Pengukuran permeabilitas tanah di laboratorium merupakan aplikasi langsung dari persamaan Darcy pada suatu kolom tanah dalam keadaan jenuh dari suatu penampang melintang (cross-sectional area) yang bersifat seragam (uniform) dan dapat dinyatakan dalam bentuk

persamaan berikut:

Ks = V.L/[A.t (H₂-H₁)]

Dimana:

Ks adalah konduktivitas hidrolik dalam keadaan jenuh, V adalah volume air yang mengalir melalui masa (contoh) tanah dengan luas penampang (A) dalam jangka waktu t dan (H2-H1) adalah perbedaan tinggi permukaan air (hydraulic head diference) yang mengalir melewati contoh (kolom) tanah sepanjang (L). H1 adalah tinggi hidrolik pada titik masuknya air, sedangka H2 adalah tinggi hidrolik pada tempat keluarnya air.

Menurut Asdak (2004), air hujan yang mencapai permukaan sebagian akan terserap ke dalam tanah (infiltrasi). Menurut ilmu hidrologi, infiltrasi merupakan aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Didalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju infiltrasi, yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum yang ditentukan oleh jenis tanah dimana terjadinya ilfiltrasi, sedangkan lajua infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang nilainya tergantung pada kondisi tanah dan kapasitas hujan. Suatu tanah dalam kondisi kering memiliki daya serap yang tinggi sehingga laju infiltrasi semakin besar, dan akan berkurang perlahan-lahan apabila tanah tersebut jenuh terhadap air.

Dalam bidang konservasi tanah, infiltrasi merupakan komponen yang sangat penting karena masalah konservasi tanah pada azasnya adalah pengaturan hubungan antara intensitas hujan dan kapasitas infiltrasi, serta pengaturan aliran permukaan. Aliran permukaan hanya dapat diatur dengan memperbesar kemampuan tanah menyimpan air, utamanya dapat ditempuh melalui perbaikan atau peningkatan kapasitas filtrasi. Kapasitas infiltrasi merupakan laju maksimum air yang dapat masuk ke dalam tanah pada suatu saat . Apabila kapasitas infiltrasi lebih kecil dari intensitas hujan, dapat menyebabkan terjadinya banjir dan erosi.

Berbagai metode telah dikembangkan untuk penentuan konduktivitas hidrolik tanah dalam keadaan jenuh, K-sat, di lapangan. Di antara metode tersebut adalah: metode untuk tanah dengan permukaan air tanah dangkal, dan metode untuk tanah dengan permukaan air tanah dalam. Metode yang umum digunakan untuk tanah dengan permukaan air tanah dangkal adalah metode auger hole. Metode auger hole adalah metode yang paling banyak digunakan dalam penentuan konduktivitas hidrolik tanah jenuh. Suatu lubang di dalam penampang tanah dibuat dengan bor tanah sampai melampaui kedalaman permukaan air tanah. Air yang ada di dalam lubang pemboran dikuras menggunakan suatu pompa, kemudian lubang akan terisi kembali oleh air tanah. Pada keadaan seimbang (equilibrium), permukaan air tanah di dalam lubang akan sama dengan permukaan air tanah (water table). Kecepatan naiknya permukaan air di dalam lubang digunakan sebagai dasar untuk menghitung konduktivitas hidrolik tanah. Karena geometri dari lubang dan proses pergerakan air mengisi lubang sangat kompleks (pergerakan tiga dimensi), maka pada tulisan ini tidak diberikan cara penurunan rumus dalam perhitungan K-sat. Berbagai teori tentang penurunan rumus dalam penggunaan metode auger hole diberikan oleh Boast dan Kirkham (1971), Boast dan Langebartel (1984), Kirkham (1958), Kirkham dan van Bavel (1948), dan lain-lain. Untuk pengukuran K-sat pada tanah yang dasar lubang pemborannya berada di atas lapisan kedap air (impermeable layer) atau dengan kata lain bila S>0.

Pemantauan kondisi air tanah di sekitar daerah penelitian dilakukan pemasangan alat monitoring air tanah yaitu Vibrating Wire Piezometer (VW) dan Standpipe Piezometer (PZ). Vibrating Wire Piezometer adalah suatu alat sensor yang dipasang pada kedalaman dan jenis lapisan batupasir (akifer) untuk mengetahui intensitas tekanan air. Sedangkan Standpipe Piezometer  (PZ) suatu alat pemantauan  air tanah untuk mengukur ketinggian air didalam tanah atau batuan. Dari hasil pemantauan kondisi air tanah diketahui muka air tanah telah menurun dibawah kaki lereng penelitian sehingga peneliti menyimpulkan kondisi lereng dalam keadaan kering.

Standpipe piezometer yang memiliki lubang-lubang pada ujungnya dimasukkan melalui lubang bor ke dalam tanah. Sekeliling lubang bor di atas standpipe piezometer di grouting dengan bentonite hingga permukaan tanah. Hal ini untuk menjaga agar air bawah tanah hanya dapat masuk melalui lubang-lubang pada ujung tabung standpipe piezometer.

Pengetahuan tentang konduktivitas hidrolika pada sektor pertanian dan kehutanan sangat penting, karena untuk mengevaluasi mudah tidaknya tanah menghasilkan aliran permukaan atau tergenang bila turun hujan. Hal ini menetukan cara pengolahan yang dilakukan pada tanah tersebut. Tanah yang baik adalah saat hujan tanah tidak tergenang dan tidak kekeringan saat musim kemarau.

V.      KESIMPUTAN DAN SARAN

A.      Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari praktikum kali ini adalah:

1.        Konduktivitas hidrolika tanah merupakan kemampuan tanah untuk melewatkan air.

2.        Secara kuantitatif permeabilitas tanah diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada suatu media berpori dalam keadaan jenuh.

3.        Infiltrasi merupakan aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah.

B.       Saran

Praktikum sudah berjalan dengan lancar, namun peralatan yang digunakan masih terlalu sedikit. Sebaiknya praktikum dilakukan pada pagi hari mengingat jeda praktikum dan penilitian yang tidak sebentar.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak, Chay. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gajah Mada Univercity press. Yogyakarta.

Darmawijaya, M.Isa,1990. Klasifikasi Tanah. Gajah Mada University press. Yogyakarta.

Foth, H.D. 1998. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Gadjah Mada University Press : Yogyakarta

Hakim, Nurhajati dkk. 1986. Dasar-DasarIlmu Tanah. UNILA : Lampung.

Hardjowigono, H.S. 2002. Ilmu Tanah. AkademikaPressindo, Jakarta.

Hardjowigono, H.S. 2003. Ilmu Tanah. Akademika Pressindo, Jakarta

Kartasapoetra. 2002. PengantarIlmu Tanah. Jakarta: Rineka Cipta.

Kohnke, H. 1968. Soil Physic. Tata Mc Graw- Hill Publishing. Company Ltd.: Bombay.

Madjid, Abdul. 2009. Dasar Dasar Ilmu Tanah. Bahan Kuliah Online Fakultas Pertanian: Yogyakarta.

Munir, M. 1996. Tanah-Tanah Utama Indonesia..  PT. Dunia Pusataka Jaya : Jakarta.