makalah

Porositas dan Permeabilitas Air Tanah

Disusun Oleh:

Yusfaizi Aditia (1404108010051)

Fakultas TeknikJurusan Teknik Pertambangan

Universitas Syiah Kuala2016

i

Kata PengantarPuji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat,

karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini, dengan baik

meskipun banyak kekurangan di dalamnya.

Saya sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta

pengetahuan kita. Saya juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat

kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, saya berharap adanya kritik, saran dan

usulan demi perbaikan makalah yang telah saya buat di masa yang akan datang, mengingat tidak

ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.

Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.

Sekiranya makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang

membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang

berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun dari Anda demi perbaikan

makalah ini di waktu yang akan datang.

Banda Aceh, Maret 2016

Penyusun

Daftar Isi

i

Kata Pengantar................................................................................................................................................ i

Daftar Isi........................................................................................................................................................ ii

Air Tanah.......................................................................................................................................................1

I. Porositas Tanah..................................................................................................................................3

A. Faktor Yang Mempengaruhi Bulk Density (BD) Dan Partikel Density (PD) Tanah....................6

B. Pengaruh Porositas Terhadap Produktivitas Tanaman..................................................................7

C. Faktor–Faktor Yang Mempengaruhi Porositas Tanah...................................................................8

II. Permeabilitas Tanah..............................................................................................................................9

A. Pengertian Permeabilitas.................................................................................................................11

B. Koefisien Permeabilitas...................................................................................................................12

C. Penentuan Koefisien Permeabilitas..............................................................................................12

D. Faktor – faktor yang mempengaruhi Permeabilitas.....................................................................15

Penutup........................................................................................................................................................18

Daftar Pustaka..............................................................................................................................................19

Air TanahAir tanah dapat didefinisikan sebagai semua air yang terdapat dalam ruang batuan dasar

atau regolith. Dapat juga disebut aliran yang secara alami mengalir ke permukaan tanah melalui

pancaran atau rembesan (Noer Aziz, 2000:81). Kebanyakan air tanah berasal dari hujan. Air

hujan yang meresap ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan-lahan mengalir ke

laut, atau mengalir langsung dalam tanah atau di permukaan dan bergabung dengan aliran

sungai. Banyaknya air yang meresap ke tanah bergantung pada selain ruang dan waktu, juga di

pengaruhi kecuraman lereng, kondisi material permukaan tanah dan jenis serta banyaknya

vegetasi dan curah hujan. Meskipun curah hujan besar tetapi lerengnya curam, ditutupi material

impermeabel, persentase air mengalir di permukaan lebih banyak daripada meresap ke bawah.

Sedangkan pada curah hujan sedang, pada lereng landai dan permukaannya permiabel,

persentase air yang meresap lebih banyak. Sebagian air yang meresap tidak bergerak jauh karena

tertahan oleh daya tarik molekuler sebagai lapisan pada butiran-butiran tanah. Sebagian menguap

lagi ke atmosfir dan sisanya merupakan cadangan bagi tumbuhan selama belum ada hujan

(Anonim1, 2009).

Air yang berhasil meresap ke bawah tanah akan terus bergerak ke bawah sampai dia

mencapai lapisan tanah atau batuan yang jarak antar butirannya sangat-sangat sempit yang tidak

memungkinkan bagi air untuk melewatinya. Ini adalah lapisan yang bersifat impermeabel.

Lapisan seperti ini disebut lapisan aquitard (gambar sebelah kanan bersifat impermeabel yang

sulit diisi air, sementara yang kiri bersifat permeabel yang berisi air).

Gambar Lapisan permeable dan impermeable

1

Air yang datang kemudian akan menambah volume air yang mengisi rongga-rongga antar

butiran dan akan tersimpan disana. Penambahan volume air akan berhenti seiring dengan

berhentinya hujan. Air yang tersimpan di bawah tanah itu disebut air tanah. Sementara air yang

tidak bisa diserap dan berada di permukaan tanah disebut air permukaan. Permukaan air tanah

disebut water table, sementara lapisan tanah yang terisi air tanah disebut zona saturasi air.

Gambar  Water table dan zona jenuh air

Model aliran air tanah itu sendiri akan dimulai pada daerah resapan airtanah atau sering

juga disebut sebagai daerah imbuhan air tanah (recharge zone). Daerah ini adalah wilayah

dimana air yang berada di permukaan tanah baik air hujan ataupun air permukaan mengalami

proses penyusupan (infiltrasi) secara gravitasi melalui lubang pori tanah/batuan atau

celah/rekahan pada tanah/batuan (Anonim1, 2009). 

Air yang tidak tertahan dekat permukaan menerobos kebawah sampai zona dimana

seluruh ruang terbuka pada sedimen atau batuan terisi air (jenuh air). Air dalam zona saturasi

( zone of saturation ) ini dinamakan air tanah ( ground water). Batas atas zona ini disebut muka

air tanah ( water table ). Lapisan tanah, sedimen atau batuan diatasnya yang tidak jenuh air

disebut zona aerasi ( zone of aeration ). Muka air tanah umumnya tidak horisontal, tetapi lebih

kurang mengikuti permukaan topografi diatasnya. Apabila tidak ada hujan maka muka air di

bawah bukit akan menurun perlahan-lahan sampai sejajar dengan lembah. Namun hal ini tidak

terjadi, karena hujan akan mengisi ( recharge) lagi. Daerah dimana air hujan meresap kebawah

(precipitation) sampai zona saturasi dinamakan daerah rembesan ( recharge area ). Dan daerah

dimana air tanah keluar dinamakan discharge area (Wuryantoro, 2007).

Gambar Diagram memperlihatka posisi relatif beberapa istilah yang berkaitan dengan air bawah

permukaan.

Air tanah atau air bawah permukaan adalah batasan yang digunakan untuk

menggambarkan semua air yang ditemukan di bawah permukaan tanah. Keberadaan air tanah

dikontrol oleh sejarah dan kondisi geologi, deliniasi dan kondisi batas tanah dan formasi batuan

di suatu wilayah dimana air mengalami perkolasi. Faktor lain yang berpengaruh adalah aktivitas

dan iklim lingkungan sekitarnya, baik secara alami maupun dipengaruhi oleh manusia. Jika

airtanah tersebut secara ekonomi dapat dikembangkan dan jumlahnya mencukupi untuk

keperluan manusia, maka formasi atau keadaan tersebut dinamakan lapisan pembawa air atau

akuifer baik berupa formasi tanah, batuan atau keduanya.

I. Porositas TanahPorositas adalah proporsi ruang pori tanah (ruang kosong) yang terdapat dalam suatu

volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara , sehingga merupakan indicator kondisi

drainase dan aerasi tanah. Tanah yang poreus berarti tanh yang cukup mempunyai ruang pori

untuk pergerakan air dan udara masuk dan keluar tanah yang secara leluasa , sebaliknya jika tanh

tidal poreus (Hakim ,1996).

Tanah tersusun dari butiran tanah atau partikel lainnya dan rongga-rongga atau pori di

antara partikel butiran tanah. Rongga-rongga terisi sebagian atau seluruhnya dengan air atau zat

cair lainnya. Rongga-rongga tanah yang tidak terisi oleh air atau zat cair akan terisi oleh udara

atau bentuk lain dari gas. Sifat-sifat mekanis penting tanah, seperti kekuatan (strength) dan

pemampatan (compressibility), secara langsung berhubungan dengan atau paling tidak

dipengaruhi oleh faktor-faktor dasar seperti rapat masa (density), berat volume (unit weight),

angka pori (void ratio), dan derajat kejenuhan(degree of saturation).

Porositas tanah adalah kemampuan tanah dalam menyerap air berkaitannya dengan

tingkat kepadatan tanah. Semakin padat tanah berarti semakin sulit untuk menyerap air, maka

porositas tanah semakin kecil. Sebaliknya semakin mudah tanah menyerap air maka tanah

tersebut memiliki porositas yang besar.

Tanah yang porositasnya baik adalah tanah yang porositasnya besar karena perakaran

tanaman mudah untuk menembus tanah dalam menvari bahan organik. Selain itu tanah tersebut

mampu menahan air hujan sehingga tanaman tidak selalu kekurangan air.  Tetapi jika

porositasnya terlalu tinggi, juga tidak baik, karena air yang diterima tanah langsung turun ke

lapisan berikutnya.  Tanah seperti ini kalau musim kemarau cepat membentuk pecahan yang

berupa celah besar di tanah.

Pori-pori tanah terbagi menurut besar kecilnya ruangan atau rongga antar partikel tanah,

pori terbagi menjadi tiga kelompok yaitu : (1) pori makro atau pori besar ; (2) pori meso atau

pori sedang ; dan (3) pori mikro atau pori kecil.

Pori tanah jika dalam keadaan basah seluruhnya akan terisi oleh air, baik pori

mikro, pori meso ataupun pori makro.  Sebaliknya pada keadaan kering, pori makro dan sebagian

pori meso terisi udara. Tanah yang strukturnya gembur atau remah dengan tindakan pengolahan

tanah yang intensif dan bertekstur lempung, umumnya mempunyai porositas yang besar.

Porositas perlu diketahui karena merupakan gambaran aerasi dan drainase tanah (Foth, 1994).

Pori tanah adalah ruang antara butiran padat tanah yang pada umumnya pori kasar

ditempati udara dan pori kecil ditempati air, kecuali bila tanah kurang.  Porositas tanah adalah

persentase volume tanah yang ditempati butiran padat.  (Pairunan, dkk, 1985).

Faktor porositas tanah dikendalikan oleh tekstur tanah, struktur, dan kandung-an bahan

organik. Pada KU dengan poro-sitas tanah tinggi terlihat adanya kan-dungan unsur pasir dalam

tekstur tanah (KU II, III, V, VI, dan VIII). Pada tanah berpasir, porositas tanah didominasi oleh

pori makro yang berfungsi sebagai lalu lintas air sehingga infiltrasi meningkat. Sedangkan pada

tanah berlempung, pori mikro lebih berperan dan daya hantar air-nya rendah sehingga infiltrasi

menurun (Soepardi, 1983 dalam Hidayah et al., 2001).

Bahan organik dan liat bagi agregat ta-nah berfungsi sebagai pengikat untuk ke-

mantapan agregat tanah. Aktivitas akar tanaman menambah jumlah pori-pori ta-nah sehingga

perkolasi semakin memba-ik.  Selain itu, melalui retakan-retakan yang terbentuk oleh aktivitas

akar tanam-an secara tidak langsung melalui ikatan mekanis atau biologis dan kimia oleh hu-mus

dapat memantapkan agregat tanah, akibatnya laju infiltrasi menjadi mening-kat (Hairiah,

1996 dalam Hidayah et al., 2001). Semakin tinggi kandungan bahan organik dalam tanah,

kondisi fisik tanah menjadi lebih baik bagi laju penurunan air ke dalam tanah.

Kenaikan kapasitas infiltrasi tanah tersebut disebabkan ke-naikan kandungan bahan

organik tanah yang meningkatkan porositas tanah se-hingga lebih memantapkan struktur dan

tekstur tanah serta perkembangan biota tanah permukaan. Kondisi tersebut me-nyebabkan

terjadinya perbaikan sifat fisik tanah termasuk peningkatan kapasitas in-filtrasinya.

 

Porositas dibagi 2 berdasarkan asal usulnya :

Original (Primary) Porosity

Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan batuan (deposisi) tanpa ada faktor

lain. Pada umumnya terjadi pada porositas antar butiran pada batupasir, antar Kristal pada

batukapur, atau porositas oolitic pada batukapur.

Induced (Secondary) Porosity

Porositas yang terbentuk setelah proses deposisi batuan karena beberapa proses geologi

yang terjadi pada batuan tersebut, seperti proses intrusi, fault, retakan, dan sebagainya. Proses

tersebut akan mengakibatkan lapisan yang sebelumnya non-porosity/permeabelitas menjadi

lapisan berporositas. Contohnya retakan pada shale dan batukapur, dan vugs atau lubang-lubang

akibat pelarutan pada batukapur. Batuan yang berporositas original lebih seragam dalam

karakteristik batuannya daripada porositas induced.

  Porositas berdasarkan kualitas :

1.      Intergranuler : Pori-pori terdapat di antara butir.

2.      Interkristalin : Pori-pori terdapat di antara kristal. – Celah dan rekah : Pori- pori terdapat di

antara celah/rekahan.

3.      Pin-point porosity : Pori-pori merupakan bintik-bintik terpisah-pisah, tanpa terlihat

bersambungan.

4.      Tight : Butir-butir berdekatan dan kompak sehingga pori-pori kecil sekali dan hampir tidak

ada porositas.

5.      Dense : Batuan sangat kecil sehingga hampir tidak ada porositas.

6.      Vugular : Rongga-rongga besar yang berdiameter beberapa mili dan kelihatan sekali bentuk

bentuknya tidak beraturan, sehingga porositas besar.

7.      Cavernous : Rongga-rongga besar sekali yang merupakan gua-gua, sehingga porositasnya

besar.

 

Porositas berdasarkan kuantitas :

1.      ( 0% – 5 %) dapat diabaikan (negligible)

2.      (5% – 10%) buruk (poor)

3.      (10%- 15%) cukup baik (fair)

4.      (15%- 20%) baik (good)

A. Faktor Yang Mempengaruhi Bulk Density (BD) Dan Partikel Density (PD) Tanah  Kerapatan partikel (Bulk Density) merupakan berat partikel persatuan volume tanah

beserta porinya. Kisaran kerapatan limbat tanah berfariasi cukup lebar tergantung ruang pori dan

tekstur tanahnya. Bahan organik mineral juga mempengaruhi kerapatan limbat. Bahan organik

ini berperan dalam pengembangan struktur. Semakin tinggi kandungan bahan organiknya

semakin berkembang struktur tanah yang dapat mengakibatkan bongkah semakin kecil

(Hartati,2001).

 Ada beberapa faktor yang mempengaruhi BD dan PD tanah.

1. Tekstur

Tekstur tanah dapat diartikan sebagai penampilan visual suatu tanah berdasarkan

komposisi kualitatif dari ukuran butiran tanah dalam suatu massa tanah tertentu. Tekstur tanah

menunjukan komposisi partikel penyusun tanah (Hanafiah, 2005).

2. Bahan Organik

Bahan organik biasanya berasal dari proses pelapukan batuan. Bahan organik

komposisinya didalam taha memang sedikit yaitu berkisar 3-5% tapi pengaruhnya sangat besar

terhadap perubahan sifat-sifat tanah. Bahan organik dalam tanah terdiri atas bahan organik kasar

dan bahan organik halus (Hanafiah, 2005).

3. Struktur

Struktur tanah merupakan gumpalan-gumpalan kecil alami dari tanah, akibat melekatnya

butir-butir primer tanah satu sama lain. Satu unit struktur disebut ped (terbentuk karena prose

salami ). Clod juga merupakan unit gumpalan tanah teatpi terbentuknya bukan karena proses

alami (misanya karena pencangkulan tusukan pisau dan sebagainya) (Hanafiah, 2005).

 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Persen (%) Pori

Ruang pori merupakan bagian volume tanah yang ditempati oleh air dan udara,

keseimbangan antara udara dan air yang menempati ruang pori ditentukan oleh uuran pori.

Ada beberapa factor yang mempengaruhi % pori :

a. Kandungan bahan organic

b. Struktur tanah

c. Tekstur tanah

Porositas tanah tinggi kalau bahan organik tinggi tanah-tanh dengan struktur granuler

atau remah,mempunyai porositas yang lebih tinggi dari pada tanah-tanah dengan struktur

massive (pejal).tanah denag tkstur pasir banyak mempunyai pori-pori makro sehingga sulit

menahan air.(Hardjowigeno, 1987).

B. Pengaruh Porositas Terhadap Produktivitas TanamanPorositas tanah dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah, dan tekstur

tanah. Porositas tanah tinggi kalau bahan organik tinggi. Tanah-tanah dengan struktur granular

atau remah, mempunyai porositas yang lebih tinggi daripada tanah-tanah dengan struktur

massive (pejal). Tanah dengan tekstur pasir banyak mempunyai pori-pori makro sehingga sulit

menahan air (Hardjowigeno, 2007).

Porositas tanah merupakan perbandingan antara volume pori tanah dengan volume total

tanah, yaitu menunjukkan kombinasi atau susunan partikel-partikel tanah primer (pasir, debu,

dan liat) sampai pada partikel sekunder disebut juga agregat. Struktur dapat mengubah pengaruh

tekstur dengan memperlihatkan hubungan kelembaban dengan udara.

Porositas total tanah juga dapat dikatakan struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari

butir-butir tanah. Gumpalan ini terjadi karena butir-butir pasir, debu dan liat terikat satu sama

lain oleh perekat seperti bahan organic, oksida-oksida besi dan lain-lain. Gumpalan-gumpalan

mempunyai bentuk, ukuran, kemantapan yang berbeda-beda (Hardjowigeno, 1987).

Tanah yang baik adalah tanah yang mengandung udara dan airnya dalam jumlah cukup

dan seimbang serta mantap. Hal ini hanya terdapat pada struktur tanah yang ruang pori-porinya

besar, dengan perbandingan yang sama antara pori-pori makro dan mikro serta tahan pukulan

tetes-tetes air hujan. Dikatakan pula yang paling baik adalah bila perbandingan sama antara

padatan air dan udara (Suhaidi, 1996).

 

C. Faktor–Faktor Yang Mempengaruhi Porositas TanahAdapun hal–hal yang mempengaruhi porositas adalah iklim, kelembaban dan struktur

tanah. Iklim, suhu,  kelembaban, sifat mengembang dan mengerut  sangat mempengaruhi

porositas. Misalnya saja wilayah yang beriklim hujan tropis maka tingkat curah hujan pada tanah

tersebut akan tinggi pada saat tanah tersebut basah maka tanah tersebut akan mengalami

pengembangan dan pori tanah pada saat tersebut akan banyak terisi oleh air juga akan

mempengaruhi kelembaban tanah tersebut yang nantinya akan berpengaruh pada porositasnya.

Sebaliknya pada musim kemarau atau kering tanah akan mengerut dan pori tanah akan semakin

besar tetapi kebanyakan akan diisi oleh udara, sehingga nantinya akan berpengaruh terhadap

porositas tanah tersebut. Selain itu, struktur tanah juga akan sangat berpengaruh, karena sangat

bergantung pada kadar liat , pasir, dan debu yang dikandung tanah tresebut apabila struktur tanah

dirusak maka porositas tanah tersebut akan berubah (Pairunan, 1997).

Porositas suatu lapisan tanah juga dipengaruhi oleh ada tidaknya  perkembangan struktur

granular pada tiap lapisan horizon tanah yang akan memberikan hasil porositas total yang tinggi

dan dapat meningkatkan jumlah pori mikro dan pori makro suatu lapisan tanah. Sehingga, pada

suatu lapisan tanah dengan struktur remah atau kersai sangat berpengaruh dalam penentuan

porositas karena dengan struktur tanah tersebut umumnya mempunyai porositas yang besar

(Hakim, dkk. 1986).

Porositas tanah adalah kemampuan tanah dalam menyerap air. Porositas tanaherat

kaitanya dengan tingkat kepadatan tanah (Bulk Density). Semakin padat tanahberarti semakin

sulit untuk menyerap air, maka porositas tanah semakin kecil. Sebaliknya semakin mudah tanah

menyerap air maka tanah tersebut memiliki porositas yang besar. Tinggi rendahnya porositas

suatu tanah ini sangat berguna dalam menentukan tanaman yang cocok untuk

tanah tersebut.Bila suatu tanah dengan porositas rendah dalam artian sulit menyerap air, maka

bila kita menanam tanaman yang tidak rakus air, akan sangat menghambat bahkan merusak.

Dalam keadaan air yang lama terserap (hingga tergenang) sementara tanaman yang ditanam tidak

membutuhkan banyak air justru akan menjadikan kondisi lingkungan mikro di sekitar tanaman

menjadi lembab akibatnya akan mempengaruhi perkembangan penyakit tanaman. Selain itu,

tanaman akan mudah rusak bila tergenang air terlalu lama, karena tanaman tersebut

dalam kondisi tercekam kelebihan air yang dapat menyebabkan pembusukan akar

tanaman. (Hakim,1986).

Jadi Porositas tiap jenis tanah  adalah konstan dan tidak bervariasi dengan jumlah ruang

dan antara partikel-partikel. Untuk kebanyakan tanah-tanah mineral rata-rata kerapatan zahranya

adalah 2,6 gr/cm3.Perbedaan  kerapatan dengan zahra diantara jenis-jenis tanah tidak begitu

besar, kecuali terdapat variasi di dalam kandungan bahan organik dan komposisi mineral tanah

(Sarwono, 2003).

Salah satu pentingnya dilakukan pengolahan tanah adalah untuk memperbesar porositas

tanah. Selain pengolahan tanah, adapun cara lain yang dilakukan untuk memperbesar porositas

tanah yaitu dengan penambahan bahan organik dan pengolahan tanah secara minimum. Karena

tanah pertanian dengan pengolahan yang intensif cenderung mempunyai ruang pori rendah,

apabila terjadi penanaman secara terus-menerus tanpa adanya pengolahan tanah maka akan

mengurangi pori-pori mikro dan kandungan bahan organik dalam tanah (Hakim, dkk. 1986).

 

II. Permeabilitas Tanah

  Semua jenis tanah bersifat lolos air (permeable) dimana air bebas mengalir melalui

ruang-ruang kosong (pori-pori) yang ada di antara butiran-butiran tanah. Tekanan pori diukur

relatif terhadap tekanan atmosfer dan permukaan lapisan tanah yang tekanannya sama dengan

tekanan atmosfer dinamakan muka air tanah atau permukaan freasik, di bawah muka air tanah.

Tanah diasumsikan jenuh walaupun sebenarnya tidak demikian karena ada rongga-rongga udara.

Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Struktur dan tekstur

serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam menaikkan laju permeabilitas tanah. Tanah

dengan permeabilitas tinggi menaikkan laju infiltrasi dan dengan demikian, menurunkan laju air

larian.

Tinggi muka air tanah berubah-ubah sesuai dengan keadaan iklim tetapi dapat juga

berubah karena pengaruh dari adanya kegiatan konstruksi. Di tempat itu dapat juga terjadi muka

air tanah dangkal, di atas muka air tanah biasa, sedangkan kondisi dapat terjadi bila tanah dengan

permeabilitas tinggi di permukaan atasnya dibatasi oleh lapisan muka air tanah setempat, tetapi

berdasarkan tinggi muka air tanah pada suatu tempat lain yang lapisan atasnya tidak dibatasi oleh

lapisan rapat air.

Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi

oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Secara garis besar, makin kecil

ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya.

Berarti suatu lapisan tanah berbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga

k yang lebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angka pori.

Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besar dari pada

permeabilitas untuk aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempung yang bercelah lebih besar

dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured).

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. (Rumus Fair dan

Hatch 1933) dapat dipandang sebagai sumbangan yang khas.

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.

A. Pengertian Permeabilitas

Permeabilitas tanah adalah suatu kesatuan yang melipui infiltrasi tanah dan bermanfaat

sebagai permudahan dalam pengolahan tanah.(Dede rohmat, 2009). Permeabilitas tanah memiliki

lapisan atas dan bawah. Lapisan atas berkisar antara lambat sampai agak cepat (0,20 – 9,46 cm

jam-1), sedangkan di lapisan bawah tergolong agak lambat sampai sedang (1,10 -3,62 cm jam-1).

( N.Suharta dan B. H Prasetyo.2008). Beberapa  pendapat tentang permeabilitas tanah adalah

sebagai berikut :

1. permeabilitas tanah adalah kemudahan media sarang mengalirkan air atau fluida lainya

melalaui pori – pori tanah. ( Anonymous,2010)

2. permeabilitas tanah adalah tingkat kesarangan tanah yang dilalui aliran massa air atau

kecepatan aliran air untuk melewati masa tanah. ( Hanafiah, 2005 )

3. permeabilitas tanah adalah kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori

dalam keadaan jenuh. ( Anonymous, 2010 )

4. permeabilitas tanah adalah kemampuan untuk mentransfer air atau udara. Biasanya

diukur dengan istilah jumlah air yang mengalir melalui tanah dalam waktu yang

tertentu dan ditetapkan sebagai inci/jam. ( wanihadi utomo, 1985 )

 

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)

B. Koefisien PermeabilitasHukum 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:

1. Viskositas cairan, semakin tinggi viskositasnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan

semakin kecil.

2. Distribusi ukuran pori, semakin merata distribusi ukuran porinya, koefesien

permeabilitasnya cenderung semakin kecil.

3. Distibusi ukuran butiran, semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefesien

permeabilitasnya cenderung semakin kecil.

4. Rasio kekosongan (void), semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas

tanahnya akan semakin besar.

5. Kekasaran partikel mineral, semakin kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas

tanahnya akan semakin tinggi.

6. Derajat kejenuhan tanah, semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan

semakin tinggi.

C. Penentuan Koefisien PermeabilitasAliran Air Dalam Tanah

Tinggi energi total (total Head) adalah tinggi energi elevasi atau Elevation Head (z)

ditambah tinggi energi tekanan atau pressure Head (h) yaitu Ketinggian kolom air hA atau hB.

Di dalam pipa diukur dalam millimeter atau meter diatas titiknya.

Tekanan hidrostatis bergantung pada kedalaman suatu titk dibawah muka air tanah.

Untuk mengetahui besar tekanan air pori, Teorema Bernaulli dapat diterapkan. Menurut

Bernaulli, tinggi energi total (total  Head)  pada suatu titik dapat dinyatakan oleh persamaan :

 

h= p/  λw + v2/ 2g + z

Dengan :

h = tinggi energi total (total head)(m)

p/ γ   w = tinggi energi tekanan (pressure head) (m)

p = tekanan air (t/m2,kN/m2)

v2 / 2g= tinggi energi kecepatan (velocity head) (m)

v = kecepatan air (m/det)

γ   w = berat volume air (t/m3,kN/m3)

g = percepatan gravitasi (m/dt2)

z = tinggi energi elavasi (m)

Karena kecepatan rembesan didalam tanah sangat kecil, maka tinggi energi

kecepatan dalam suku persamaan Bernoulli dapat diabaikan.Sehingga persamaan tinggi

energi total menjadi :

h = p/λw + z

Untuk menghitung debit rembesan lewat tanah pada kondisi tertentu,di tinjau

kondisi tanah.

Setidaknya ada dua cara menentukan koefisien permeabilitas, yaitu dengan uji

head tetap dan uji head jatuh. Uji head tetap digunakan untuk tanah yang memiliki

butiran kasar dan memiliki koefisien permeabilitas yang tinggi. Sedangkan uji head jatuh

digunakan untuk tanah yang memiliki butiran halus dan memiliki koefisien permeabilitas

yang rendah.

Ø  Uji Permeabilitas Di Laboratorium

Ada empat macam pengujian untuk menentukan koefisien permeabilitas

dilaboratorium, yaitu 

a. Uji tinggi energi tetap (Constant – Head) 

b. Uji tinggi energi turun (failing – Head)

c. Penentuan secara tidak langsung dari uji konsolidasi

d. Penentuan secara tidak langsung dari uji kapiler horizontal

Pengujian permeabilitas tanah dilakukan di laboratorium menggunakan metode Constant

Head Permeameter dan Variable/Falling Head Permeameter.

1. Constant Head Permeameter

Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran kasar dan memiliki koefisien

permeabilitas yang tinggi.

Rumus : 

Q = k.A.i.t

k = (Q.L) / (h.A.t)

Dengan :

Q = Debit (cm3)

k = Koefisien Permeabilitas (cm/detik)

A = Luas Penampang (cm2)

i = Koefisien Hidrolik = h/L

t = Waktu (detik)

2. Variable/Falling Head Permeameter

Uji ini digunakan untuk tanah yang memiliki butiran halus dan memiliki koefisien

permeabilitas yang rendah.

Rumus :

k = 2,303.(a.L / A.L).log (h1/h2)

Dengan :

k = Koefisien Permeabilitas (cm/detik)

a = Luas Penampang Pipa (cm2)

L = Panjang/Tinggi Sampel (cm)

A = Luas Penampang Sampel Tanah (cm2)

t = Waktu Pengamatan (detik)

h1 = Tinggi Head Mula-mula (cm)

h2 = Tinggi Head Akhir (cm)

Uji Permeabilitas di Lapangan

1. Uji Permeabilitas dengan Menggunakan Sumur Uji

Cara pemompaan dari air sumur uji dapatdipakai untuk menentukan koefisien permeabilit

as (k ) dilapangan.Dalam cara ini, sebuah sumur digali dan airnya di pompa dengan debit air

tertentu secara kontinu, permukaan penurunan yang telah stabil yaitu garis penurunan muka air

tanah yang terendah. Jari-jari R dalam teori hidrolika sumuran disebut  jari-

jari pengaruh kerucut penurunan (radius of influence of the depressioncone).

Aliran air kedalam sumur merupakan aliran gravitasi,

dimanamuka air tanah mengalami tekanan atmosfer. Debit pemompaan pada kondisi aliran yang

telah stabil dinyatakan oleh persamaan DARCY :

 

Q= vA = kiA = k ( dy/dx) A     ( m3/det )

Dengan :

V = Kecepatan aliran (m/det)

A = Luas aliran (m2)

i = dy/dx = gradient hidrolik 

dy = ordinat kurva penurunan

dx = absis kurva penurunan

2. Uji Permeabilitas Pada Sumur Artesis

Air yang mengalir dipengaruhi oleh tekanan artesis.debit arah radial :

Q = kA  dy/ dx

Dengan :

q= Debit arah radial (m3/det)

A = 2π =× T Luas tegak lurus arah aliran (m2)

T = Tebal lapisan lolos air (m)

dy/dx = i = Gradien Hidrolik

D. Faktor – faktor yang mempengaruhi Permeabilitasa. Tekstur tanah

Tanah yang berstruktur berpasir, maka permeabilitas tinggi karena pori-porinya

banyak,sebaliknya bila tanah bertekstur liat maka permeabilitas tanahnya memiliki pori-pori

yang kecil.

b. Struktur tanah

Tanah yang memiliki struktur granuler maka permeabilitasnya tinggi karena pori-porinya

banyak.sebalinya tanah yang memiliki struktur yang mantap maka memiliki pori-pori mikro

yang banyak sehingga permeabilitasnya rendah.

c. Porositas

Jika dalam tanah tersebut porositasnya banyak ( dalam hal penjumlahan antara pori

makro dengan pori mikro ) maka permeabilitasnya tinggi,karena ruang pergerakan airnya akan

lebih banyak.

d. Gravitasi

Dalam hal ini gaya gravitasi merupakan hal yang penting,karena bila gravitasi tidak ada

maka permeabilitas tanah tidak ada

e. Viskositas

Adalah derajat kekentalan cairan,jadi semakin kental cairan maka air yang mengalir pada

tanah akan lambat maka permeabilitasnya lambat.

Faktor yang dipengaruhi permeabilitas

a. Drainase

Apabila permeabilitas tanah baik, maka waktu dalam pergerakan air akan semakin cepat,

begitu pula sebaliknya

b. Infiltrasi

Penyerapan yang dilakukan tanah akan semakin cepat apabila drainase tanah itu baik

c. Pengolahan

Apa bila drainase dalam tanah tersebut baik, maka pengolahan dalam tanah akan semakin

mudah

d. Perkolasi

Pergerakan air dalam tanah akan baik bila drainase dalam tanah juga baik

e. Erosi

Pengikisan juga dipengaruhi oleh permebilitas, semakin baik permeabilitas dalam

tanah, maka erosi akan minimum

f. Evaporasi

Evaporasi akan semakin maksimal jika permeabilitas tanah tersebut baik.

PenutupAir tanah dapat didefinisikan sebagai semua air yang terdapat dalam ruang batuan dasar

atau regolith. Dapat juga disebut aliran yang secara alami mengalir ke permukaan tanah melalui

pancaran atau rembesan (Noer Aziz, 2000:81). Kebanyakan air tanah berasal dari hujan. Air

hujan yang meresap ke dalam tanah menjadi bagian dari air tanah, perlahan-lahan mengalir ke

laut, atau mengalir langsung dalam tanah atau di permukaan dan bergabung dengan aliran

sungai.

Porositas adalah proporsi ruang pori tanah (ruang kosong) yang terdapat dalam suatu

volume tanah yang dapat ditempati oleh air dan udara , sehingga merupakan indicator kondisi

drainase dan aerasi tanah. Tanah yang poreus berarti tanh yang cukup mempunyai ruang pori

untuk pergerakan air dan udara masuk dan keluar tanah yang secara leluasa , sebaliknya jika tanh

tidal poreus (Hakim ,1996).

Semua jenis tanah bersifat lolos air (permeable) dimana air bebas mengalir melalui

ruang-ruang kosong (pori-pori) yang ada di antara butiran-butiran tanah. Tekanan pori diukur

relatif terhadap tekanan atmosfer dan permukaan lapisan tanah yang tekanannya sama dengan

tekanan atmosfer dinamakan muka air tanah atau permukaan freasik, di bawah muka air tanah.

Tanah diasumsikan jenuh walaupun sebenarnya tidak demikian karena ada rongga-rongga udara.

Permeabilitas tanah menunjukkan kemampuan tanah dalam meloloskan air. Struktur dan tekstur

serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam menaikkan laju permeabilitas tanah. Tanah

dengan permeabilitas tinggi menaikkan laju infiltrasi dan dengan demikian, menurunkan laju air

larian.

Daftar PustakaM. KHAIRUL RIZAL, 2009, Analisis Pemetaan Zonasi Resapan Air Untuk Kawasan Perlindungan

Sumber Daya Air Tanah (Ground Water) PDAM TIRTANADI Sibolangkit Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatra Utara. Tesis Diakses pada 6 Oktober 2012

M. Irham Nurwidyanto. 2006, Pegaruh Ukuran Butir Terhadap Porositas Dan Permeabiltas Pada Batu Pasir. Jurnal Diakses pada 8 Oktober 2012

Warmada, I.W., 1993, Porositas Batupasir dan Parameter Empiris Yang Berpengaruh, http://www.geopanged.or.id/kliping/1.html Diakses pada 10 maret 2016