dasar ilmu ta ah materi 06: dinamika air tanah · tanah lapangan higroskopis kapiler kapasitas...
TRANSCRIPT
-
DASAR ILMU TA�AH
Materi 06: Dinamika Air TanahMateri 06: Dinamika Air Tanah
-
• Kapilaritas dan Air Tanah
• Konsep Enerji Air Tanah
• Kadar Air dan Potensial
Air
• Mengukur Kadar dan
Potensial Air
Apa yang dipelajari ?Apa yang dipelajari ?
2
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/m1t (tebal) = Ta/Tt mm/m
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
KAPILARITASKAPILARITAS
-
Air mengalir !!Aliran permukaan
terjadi karena
gaya gravitasi
Apakah air selalu
mengalir ke bawah ?
gravitasi
-
Menyiram tanaman melalui selokan )))..
Air diberikan
lewat
selokan
Air
membasahi
Air juga bisa mengalir ke atas . . . . .
membasahi
permukaan
-
KapilaritasAir bisa mengalir naik melalui ruang pori tanah secara kapiler,
disebabkan oleh gaya-gaya adhesi dan kohesi
-
Potensial Air
AIR AKAR
LARUTAN TANAH
osmotik
absorpsiAIR
gravitasi
AKAR
PARTIKEL TANAH
matriks
PUSAT BUMI
-
Potensial Air -ψψψψ
• Potensial gravitasi
• Potensial matriks Potensial Total
• Potensial osmotik
ψψψψt = ψψψψg + ψψψψm + ψψψψo
-
Gaya Kapiler (matriks)
h = 0.15/r
2g cos ah =
Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi Pori yang halus menahan air ditahan dengan energi
yang lebih besaryang lebih besar
r r gh =
g = tegangan permukaan
a = sudut kontak
r = jari-jari pipa (pori)
r = berat jenis air
g = gravitasi
-
OH
H
OH
OH
H
OH K+
Gaya Osmotik
Air mengalir melewati selaput semi-permeabel
Na+
OH
HO
H
OH
H OH
H
OH
H
OH
H
OH
Cl-O
H
H
Cl-
OH
H
OH
H
-
Konsep Energi
Air mengalir dari energi tinggi ke enerji rendah
tanah basah tanah kering
pori kasar pori kasarAliran H2O
perbedaan enerji bebas menyebabkan pergerakan H2O
enerji H2O
lebih tinggi
enerji H2O
lebih rendah
-
Potensial Gravitasi
Ketinggian air dari rujukan
Rujukan
Air murni
pada posisi
Potensial Osmotik
Konsentrasi larutan tanah
+
0
Potensial Matriks
Adesi & kohesi padatan
pada posisi
tetap
Konsentrasi larutan tanah
-
-
Satuan Pengukuran Air Tanah
Kadar Air Tanah :
Kadar Air massa kg/kg
Kadar Air Volume m3 /m3
Tebal Air mmTebal Air mm
Potensial Air Tanah
Potensial per massa J/kg
Potensial per volume N/m2 = Pa
Potensial per berat m
-
Konversi Satuan
cm H2O bars kPa pF
300 -0.3 -30 2,5
1.000 -1 -100 3,0
1 atm = 760 mm Hg = 1020 cm H2O = 1 bar = 100 KPa
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
-
tanah berliat
Tekan
an
Air
(b
ars
)-20
Kurva pF : Pengaruh Tekstur Tanah
tanah berpasir
Kadar Air (%)
Tekan
an
Air
(b
ars
)
0
-
Tekan
an
Air
(b
ars
)-100
tanah mampat
Kurva pF : Pengaruh Struktur Tanah
Tanah beragregat
Kadar Air (%)
Tekan
an
Air
(b
ars
)
0
-
Histeresis
pengeringan
q
2r
2R
pengeringan
pembasahan
0.5
pembasahan
q
Tekanan Air (bars)0 -100
-
Air Tanah : Klasifikasi dan Ketersediaan
FISIK BIOLOGI0.0
- 0.3
gravitasi tdk tersedia
(drainase)
tersediaΨ(bars)
- 30
-15 kapiler
uap
tersedia
tdk tersedia
Ψ(bars)
-
Kapasitas Menahan Air
Prosentase Air (Kadar air volume, q)TEKSTUR Kapasitas Koefisien Air
TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler
Kapasitas beberapa tanah dalam menahan air
TANAH Lapangan Higroskopis Kapiler
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
• Air tanah terikat dalam berbagai tingkat
kekuatan (potensial)
• Tanaman menyerap air melalui akar
dengan kekuatan isap maksimum
Fakta :
Air tanah dapat diserap akar bila
kekuatan isap akar lebih besar dari
kekuatan ikatan matriks
Konsekuensinya:
AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN
-
Ketersediaan Air bagi Tanaman
Kapasitas Lapangan :air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi diam
Air Drainasi :Setelah hujan atau penggenangan, air masih mengalir
ke bawah (drainasi)
Titik Layu :
Air tinggal sedikit diikat sangat kuat sehingga akar
tidak bisa menyerapnya (tanaman menunjukkan
gejala layu)
air yang tidak mengalir ke bawah lagi tetapi diam
dalam ruangan pori
-
Hubungan Air dan Akar
Kedalaman Panjang Akar (km/m3)
(cm) Tidak Diairi Diberi Air
Perakaran tanaman KEDELE yang ditanam pada tanah
lempung berdebu
(cm) Tidak Diairi Diberi Air
00-16 76 89
16-32 30 37
32-48 21 27
48-64 14 16
-
Hubungan Air dan Akar
Kedalaman Persen massa Akar (%)
(cm) 00-30 cm 30-180 cm
Distribusi akar 3 jenis tanaman yang ditemukan pada
dua lapisan tanah
(cm) 00-30 cm 30-180 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)
w =G1 – G2
G2(g g-1)
-
Alat-alat untuk Mengukur Air Tanah
Gypsum Block
Elektroda (Resistensi)
Sinar GammaSinar Gamma
Sinar Neutron
Tensiometer
TDR (Time Domain Reflectometer)
Neutron Probe
-
Aliran Air dalam Tanah
3 macam Aliran Air dalam Tanah
1. Aliran jenuh (saturated flow)
2. Aliran tidak jenuh (unsaturated flow)
3. Aliran uap air (vapour flow)
Prinsip Aliran (hukum Darcy) : q = - k
Air mengalir karena ada perbedaan tekanan
antara dua titik (dΨ/ds)
Aliran air melalui pori-pori tanah, memiliki sifat daya
hantar berbeda-beda (k)
ds
dΨ