Rabu, 03 Maret 2010

permeabilitas tanah

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Permeabilitas didefenisikan secara kuantitatif sebagai pengurangan gas-gas , cairan-cairan atau penetrasi akar tanaman atau lawat melalui suatu massa tanah atau lapisan tanah.
Permeabilitas timbul karena adanya pori kapiler yang saling bersambungan satu dengan yang lainnya. Secara kuantitatif permeabilitas dapat dinyatakan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori dalam keadaan jenuh.
Permeabilitas ini merupakan suatu ukuran kemudahan aliran melalui suatu media poreus. Secara kuantitatif permeabilitas diberi batasan dengan koefisien permeabilitas. Banyak peneliti telah mengkaji problema permeabilitas dan mengembangkan beberapa rumus. Permeabilitas intrinsik suatu akifer bergantung pada porositas efektif batuan dan bahan tak terkonsolidasi, dan ruang bebas yang diciptakan oleh patahan dan larutan. Porositas efektif ditentukan oleh distribusi ukuran butiran, bentuk dan kekasaran masing-masing partikel dan susunan gabungannya, tetapi karena sifat-sifat ini jarang seragam, konduktivitas hidrolik suatu akifer yang berkembang dibatasi oleh permeabilitas lapisan-lapisan atau masing-maisng zone, dan mungkin bervariasi cukup besar tergantung pada arah gerakan air.
Pengukuran permeabilitas tanah sangat penting untuk beberapa kepentingan di bidang pertanian, misalnya masuknya air ke dalam tanah, gerak air ke akar tanaman,aliran air drainase, evaporasi air pada permukaan tanah, kesemuanya itu dapat dipengaruhi oleh permeabilitas tanah yang mana berkaitan pula dengan peranan kondektifitas Hidroliknya.
1.2. Maksud dan Tujuan
Maksud diadakannya praktikum ini antara lain:
Agar mahasiswa mengetahui dan mengerti cara pengukuran atau penentuan
permeabilitas suatu sampel tanah dengan baik dan benar;
Agar mahasiswa mengetahui dan mengerti permeabilitas sampel tanah yang telah di
ambil.
Tujuan diadakannya praktikum ini antara lain:
Mahasiswa akan memahami dan mengerti cara pengukuran atau penentuan
permeabilitas suatu sampel tanah dengan baik dan benar;
Mahasiswa memahami dan mengerti permeabilitas sampel tanah yang telah di
ambil.;
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Permeabilitas tanah
Permeabilitas tanah merupakan sifat bahan berpori, dia dapat mengalir / merembes dalam tanah, (dalam tanah dapat terjadi erkolasi air). Tinggi rendahnya permeabilitas ditentukan ukuran pori.
- Pori bersifat sangat permeable = permeabilitasnya tinggi = bersifat pervius
- Lempung bersifat impermeable = permeabilitasnya rendah = impervius
= rapat air / kedap air
- Lanau dan tanah campuran pasir lempung permeabilitasnya antara pasir lempung
Koefisien Permeabilitas (k). Nilai k untuk macam-macam tanah yaitu :
- Kerikil > 10 cm/det
- Pasir 10-1 O2 cm/det
- Lanau 102 -105 cm/det
- Lempung < 105 cm/det
Aliran dalam tanah umumnya aliran laminer berlaku hukum Darcy V = ki dimana :
V = kecepatan (cm/det
k = koefisien permeabilitas
I = gradien hidrolik h/l = selisih tinggi tekanan dibagi panjang lintasan
Dari rumus tersebut dapat didefinisikan k adalah kecepatan aliran bila gradien hidrolik 1 = 1 Sumber : http://www.membuatblog.web.id/2010/03/permeabilitas-tanah.html
Menurut Susanto dan Purnomo (1996), pada kebanyakan tanah, pada kenyataan konduktivitas hidroulik tidak selamanya tetap. Karena berbagai proses kimia, fisika dan biologi, konduktivitas hidroulik bisa berubah saat air masuk dan mengalir ke dalam tanah. Perubahan yang terjadi pada komposisi ion kompleks yang dapat dipertukarkanseperti saat air memasuki tanah mempunyai komposisi atau konsentrasi zat terlarut yang berbeda dengan larutan awal, bisa sangat merubah konduktivitas hidroulik. Secara umum konduktivitas akan berkurang bila konsentrasi zat terlarut elektrolit berkurang, disebabkan oleh penomena pengembangan dan dispersi yang juga dipengaruhu oleh jeni-jenis kation yang ada 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. Sumber : http://elissman16grt.blogspot.com/2010_04_01_archive.html
Pada beberapa masalah permeabilitas digunakan sebagai persamaan untuk Ks (keterhantaran hidrolik jenuh), sebagai contoh permeabilitas oleh Uhland dan O’Neal (1951), kecepatan aliran air pada kondisi hidrolik > 1 diukur sebagi permeabilitas tanah. Hukum Darcy menunjukkan bahwa kecepatan aliran (flux) adalah sama dengan Ks (keterhantaran hidrolik jenuh) hanya jika gradient hidrolik sama dengan 1. Karenanya nilai kecepatan aliran tidak sama dengan hhtp://Ks. Permeabilitas.web.id/2007/07.html
Permeabilitas sebagai sifat suatu benda yang dapat dirembesi oleh cairan (melalui osmosis atau difusi). Sedangkan wikipedia mendefinisikannya sebagai: Permeabilitas pada mekanika fluida dan ilmu tanah (umumnya dilambangkan dengan κ atau k) adalah ukuran dari kemampuan benda berpori (biasanya batu) untuk melewatkan cairan. Wordnetweb Princeton
Satuan permeabilitas dalam satuan internasional (SI) adalah m2 . Satuan lain yang biasa digunakan adalah darcy (D) atau yang lebih umum milidarcy (mD). Satu darcy setara dengan 10-12 m2 . Satuan lain yang biasa digunakan adalah cm2 . (1 m2 = 104 cm2).
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.
2.2.Hukum Darcy
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 fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh.
"ν = k.i"
dengan v = kecepatan aliran (m/s atau cm/s)
k = koefisien permeabilitas
i = gradien hidrolik
Lalu telah diketahui bahwa: v = Q/At dan i=∆h/L , sehingga hukum Darcy bisa dinyatakan dengan persamaan:
Q= (k.A.t.∆h)/L
Dengan A = luas penampang aliran (m2 atau cm2)
t = waktu tempuh fluida sepanjang L (detik)
Δh = selisih ketinggian (m atau cm)
L = panjang daerah yang dilewati aliran (m atau cm)
2.3.Koefisien Permeabilitas
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:
· Viskositas cairan, semakin tinggi viskositasnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin kecil.
· Distribusi ukuran pori.semakin merata distribusi ukuran porinya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.
· Distibusi ukuran butiran, semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefesien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.
· Rasio kekosongan (void), semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin besar.
· Kekasaran partikel mineral, semakin kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
· Derajat kejenuhan tanah, semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.

BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan
Ø Cooper ring (Ring sampel)
Ø Bak perendaman.
Ø Stop watch
Ø Seperangkat alat pengukur permeabilitas
Ø Gelas ukur
Ø Jangka sorong
Ø Penggaris
Ø Sampel tanah.
Ø Air
3.2. Langkah Kerja
· Mengambil sampel tanah dengan ring sampel.
· Menutup salah satu permukaan tanah dengan kain.
· Merendam contoh tanah beserta ring dengan air selama 24 jam agar udara di dalam pori tanah keluar, tinggi air ± 2/3 tinggi ring dan bagian permukaan yang diikat kain diletakkan di bagian bawah.
· Memindahkan sampel tanah beserta ring pada paralon yang telah disediakan dengan perekat karet ban dan meletakannya pada alat pengukur permeabilitas.
· Mengisi air pada alat pengukur permeabilitas dan mengalirkan air ke dalam pipa ayau paralon dengan konstan.
· Menampung air yang keluar dari alat pengukur setelah air yang keluar konstan tetes per tetes.
· Mengukur air yang keluar dari alat pengukur atau air yang tertampung pada gelas ukur dalam interval 15 menit yang diulangi sebanyak 3 kali.
· Menghitung rata-rata dari 3 kali pengukuran yang telah dilakukan.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN
Dari pengamatan yang dilakukan, maka didapatlah data sebagai berikut :
Jumlah air yang keluar atau tertampung setelah aliran konstan setiap 15 menit :
· 10 menit pertama (Q1) : 56 ml
· 10 menit kedua (Q2) : 50 ml
· 10 menit ketiga (Q3) : 46 ml
Dengan ketentuan :
· Waktu (T) : 10 menit
· Tinggi ring (L) : 5 cm
· Tinggi paralon (H) : 21 cm
· Diameter Ring : 4,22 cm
· Jari-jari Ring (r) : 2,11 cm
Tabel 1. Data hasil pengamatan.
No
Rata-rata Q
L (cm)
H (cm)
A (cm)
t (jam)
1
50,67
4,8
8
4,4
0,25
2
50,67
4,8
8
4,4
0,25
3
50,67
4,8
8
4,4
0,25
BAB V
PERHITUNGAN
Dari data yang telah diperoleh di atas (data kelompok 2), maka dapat dihitung :
· Luas permukaan tanah (A) : π . r2
: 3,14 . 2,112
: 13,98
· Permeabilitas tanah (K) :
Ø K1 : ( Q1 . L ) / ( H . A . t )
: ( 56 . 4,8 ) / ( 8 . 4,4 . 0,25 )
: 30,55 cm/jam
Ø K2 : ( Q2 . L ) / ( H . A . t )
: ( 50 . 4,8 ) / ( 8 . 4,4 . 0,25 )
: 27,27 cm/jam
Ø K3 : ( Q3 . L ) / ( H . A . t )
: ( 46 . 4,8 ) / ( 8 . 4,4 . 0,25 )
: 25,1 cm/jam
Jadi Permeabilitas tanah tersebut adalah :
Ø K : ( K1 + K2 + K3 ) / 3
: (30,55 + 27,27 + 25,1) / 3
: 27,64 cm/jam
Atau :
Ø K : ( Q . L ) / ( H . A . t )
: ( 50,67 . 4,8 ) / (8 . 4,4 . 0,25 )
: 27,64 cm/jam
Dimana Q merupakan rata-rat dari Q1 sampai Q3.
Tabel 2. Data hasil perhitungan
No
Rata-rat Q
L (cm)
H (cm)
A (cm)
t (jam)
K (cm/jam)
Kateori
1
50,67
4,8
8
4,4
0,25
30,55
Sangat cepat
2
50,67
4,8
8
4,4
0,25
27,27
Sangat cepat
3
50,67
4,8
8
4,4
0,25
25,1
Sangat cepat
BAB VI
PEMBAHASAN
Dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan dalam pembahasan menurut Darcy diketahui bahwa permeabilitas tanah yang diamati ialah sebesar 27,67 cm/jam. Besar kecilnya permeabilitas tanah juga dipengaruhi oleh :
· Tekstur Tanah.
Semakin halus tekstur tanah atau semakin banyak kandungan liat tanah maka peresapan atau permeabilitas air tanah menjadi lambat.
· Struktur tanah.
Tanah dengan ruang pori yang kecil-kecil dan sedikit maka permeabilitasnya juga akan menjadi lebih rendah dan begitu pula sebaliknya apabila tanah memiliki ruang pori yang besar dan banyak maka peresapannya juga akan semakin besara sehingga permeabilitasnya semakin besar pula.
· Bahan Organik
Semakin banyak bahan organik dalam tanah maka daya resapnya juga akan semakin tinggi sehingga permeabilitasnya juga semakin besar pula.
Angka yang di dapat dari hasil penghitungan permeabilitas tanah dengan menggunakan hukum Darcy dapat di interpretasikan dengan menggunakan tabel interpretasi sbb:
KELAS
PERMEABILITAS (cm/jam)
Sangat lambat
<0,125
Lambat
0,125-0,500
Agak lambat
0,500-2,000
Sedang
2,000-6,250
Agak cepat
6,250-12,500
Cepat
12,500-25,000
Sangat Cepat
>25,000
Sehingga dengan tabel diatas, angka permeabilitas 27,67 masuk dalam permeabilitasnya tergolong Sedang karena masuk diantara angka 2,000 – 6,250 hal ini disebabkan tanah yang digunakan sebagai sampel mempunyai kandungan liat yang sedang dan kandungan partikel – partikel tanah seperti kerikil, pasir, dan sisa – sisa akar tanaman. Sehingga pori-pori tanahnya besar atau beronga, yang menyebabkan air mengalir tidak terlalu cepat dan tidak terlalu lambat (sedang).
BAB VII
KESIMPULAN
Dari hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa :
Ø Hasil pengukuran permeabilitas dari tanah yang dijadikan sampel oleh kelompok 2 ialah : 27,67 cm/jam. Sehingga masuk dalam permeabilitasnya Sedang karena masuk diantara angka 2,000 – 6,250 hal ini disebabkan tanah yang digunakan sebagai sampel mempunyai kandungan liat yang sedang dan kandungan partikel – partikel tanah seperti kerikil, pasir, dan sisa – sisa akar tanaman. Sehingga pori-pori tanahnya besar atau beronga, yang menyebabkan air mengalir tidak terlalu cepat dan
Ø Nilai 27,67 >25,000 dalam permeabilitas termasuk dalam kategori Sangat cepat.
Ø Beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya permeabilitas adalah tekstur tanah, struktur tanah dan kandungan bahan organik.