Materi 06: Dinamika Air Tanah

DASAR ILMU TANAH Materi 06: Dinamika Air Tanah 2010

Apa yang dipelajari ? • Kapilaritas dan Air Tanah • Konsep Enerji Air Tanah • Kadar Air dan Potensial Air • Mengukur Kadar dan Potensial Air • Macam-macam aliran air di dalam tanah • Retensi Air di Lapangan • Klasifikasi Air • Ketersediaan air bagi Tanaman

AIR berada di ………………… dalam ruangan PORI (diantara MATRIKS tanah) Partikel Tanah Ruangan Pori Air Tanah

Berapa banyaknya air dalam tanah ? Kadar Air w (massa) = Ma/Mp kg/kg1 q(volume) = Va/Vt m3/m3 t (tebal) = Ta/Tt mm/m1 Ma=massa air Mp = massa padatan Va =volume air Vt = volume tanah Ta =tebal air Tt = tebal tanah

Bagaimana air bisa tinggal dalam ruangan pori ? Air diikat oleh partikel (padatan) dan air oleh gaya adhesi dan kohesi KAPILARITAS

Air mengalir …… Aliran permukaan terjadi karena gaya gravitasi gravitasi Apakah air selalu mengalir ke bawah ?

Air juga bisa mengalir ke atas . . . . . Menyiram tanaman melalui selokan ……….. Air diberikan lewat selokan Air membasahi permukaan

Kapilaritas Air bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara kapiler, disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi

Potensial Air LARUTAN TANAH osmotik absorpsi AIR AKAR matriks gravitasi PARTIKEL TANAH PUSAT BUMI

Potensial Air - • Potensial gravitasi • Potensial matriks Potensial Total • Potensial osmotik t = g + m + o

2g cos a h = r r g Gaya Kapiler (matriks) h = 0.15/r g = tegangan permukaan a = sudut kontak r = jari-jari pipa (pori) r = berat jenis air g = gravitasi Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi yang lebih besar

Cl- Cl- H H H H H H H H H H H H O O O O O O O O O O O O H H H H H H H H H H H H Na+ K+ Gaya Osmotik Air mengalir melewati selaput semi-permeabel

Konsep Energi Air mengalir dari energi tinggi ke enerji rendah tanah basah tanah kering pori kasar pori kasar Aliran H2O enerji H2O lebih tinggi enerji H2O lebih tinggi perbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan H2O

+ Potensial Gravitasi Ketinggian air dari rujukan 0 Rujukan Air murni pada posisi tetap Level Enerji Potensial Osmotik Konsentrasi larutan tanah - Potensial Matriks Adesi & kohesi padatan

Satuan Pengukuran Air Tanah Kadar Air Tanah : Kadar Air massa kg/kg Kadar Air Volume m3 /m3 Tebal Air mm Potensial Air Tanah Potensial per massa J/kg Potensial per volume N/m2 = Pa Potensial per berat m

Konversi Satuan 1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H2O = 1 bar = 100 KPa cm H2O bars kPa pF 300 -0.3 -30 2,5 1.000 -1 -100 3,0 10.000 -10 -1000 4,0 15.000 -15 -1500 4.2 pF = logaritma tekanan air dalam satuan cm H2O

Kadar Air dan Potensial Air • Tanah jenuh = jumlah air banyak • Potensial rendah • Air mudah dilepaskan • Tanah kering = jumlah air sedikit • Potensial kuat (nilai makin negatif) • Air sulit dilepaskan

Kadar Air dan Potensial Air Semakin kering tanah semakin kuat potensial air tanah : • Ada hubungan antara Kadar Air vs Potensial • Hubungan berbentuk semi-logaritmik • Disebut : • Kurva Karakteristik Air Tanah • Kurva pF

-20 Tekanan Air (bars) tanah berliat tanah berpasir 0 Kadar Air (%) Kurva pF : Pengaruh Tekstur Tanah

Kurva pF : Pengaruh Struktur Tanah -100 Tekanan Air (bars) tanah mampat Tanah beragregat 0 Kadar Air (%)

2r 2R pembasahan pengeringan pengeringan q pembasahan Tekanan Air (bars) Histeresis 0.5 0 -100

Air Tanah : Klasifikasi dan Ketersediaan FISIK BIOLOGI 0.0 gravitasi tdk tersedia (drainase) - 0.3 tersedia y (bars) kapiler -15 tdk tersedia - 30 uap

Kapasitas Menahan Air Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air Prosentase Air (Kadar air volume, q) TEKSTUR Kapasitas Koefisien Air TANAH Lapangan HigroskopisKapiler Lempung berpasir 12 3 9 Lempung berdebu 30 10 20 Liat 35 18 17 Tekanan (atm = bar) - 0,3 - 31 (-0,3)–(-31) Bandingkan istilah2 ini dengan klasifikasi air secara fisik & biologi !

Air Tanah dan Tanaman Fakta : • Air tanah terikat dalam berbagai tingkat kekuatan (potensial) • Tanaman menyerap air melalui akar dengan kekuatan isap maksimum Konsekuensinya: Air tanah dapat diserap akar bila kekuatan isap akar lebih besar dari kekuatan ikatan matriks • AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN

Ketersediaan Air bagi Tanaman • Air Drainasi : • Setelah hujan atau penggenangan, air masih mengalir ke bawah (drainasi) • Kapasitas Lapangan : • air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi diam dalam ruangan pori • Titik Layu : • Air tinggal sedikit diikat sangat kuat sehingga akar tidak bisa menyerapnya (tanaman menunjukkan gejala layu)

Hubungan Air dan Akar Perakaran tanaman KEDELE yang ditanam pada tanah lempung berdebu Kedalaman Panjang Akar (km/m3) (cm) Tidak DiairiDiberi Air 00-16 76 89 16-32 30 37 32-48 21 27 48-64 14 16

Hubungan Air dan Akar Distribusi akar 3 jenis tanaman yang ditemukan pada dua lapisan tanah Kedalaman Persen massa Akar (%) (cm) 00-30 cm30-180 cm Kedele 71 29 Jagung 64 36 Sorghum 86 14

Mengukur Kadar Air Tanah Gravimetrik : • • Timbang Tanah (Padatan + Air) = G1 • • Keringkan dan Timbang (Padatan) = G2 • • Hitung kadar air (w) G1 – G2 (g g-1) w = G2

Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah Gypsum Block Elektroda (Resistensi) Sinar Gamma Sinar Neutron Tensiometer TDR (Time Domain Reflectometer) Neutron Probe

Aliran Air dalam Tanah 3 macam Aliran Air dalam Tanah • Aliran jenuh (saturated flow) • Aliran tidak jenuh (unsaturated flow) • Aliran uap air (vapour flow) d Prinsip Aliran (hukum Darcy) : q = - k ds Air mengalir karena ada perbedaan tekanan antara dua titik (dY/ds) Aliran air melalui pori-pori tanah, memiliki sifat daya hantar berbeda-beda (k)

6.31.

6.32. Saturated Flow - Horizontal Column DH= Hinlet - Houtlet = Hpi - Hpo Hinlet= Hpi + Hgi DH Ho = Hpo + Hgo Hpi L Hpo soil Hgo Hgi Reference level

6.1. 6.33. Saturated Flow - Vertical Column DH = H1 + L H1 inlet Hi = H1 + L L outlet Ho = 0 + 0 Reference plain

6.34.

6.35.

6.36. Aliran Tidak Jenuh : Pengaruh Tekstur Tanah

6.14. + Potensial Gravitasi Ketinggian air dari rujukan 0 Rujukan Air murni pada posisi tetap Level Enerji Potensial Osmotik Konsentrasi larutan tanah - Potensial Matriks Adesi & kohesi padatan

Materi 06: Dinamika Air Tanah