ii. tinjauan pustaka -...

18
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol Tanah adalah tubuh alam (natural body) yang terbentuk dan berkembang sebagai akibat bekerjanya gaya gaya alam (natural force) terhadap bahan bahan alam (natural material) di permukaan bumi. Tanah terbentuk dari bahan mineral dan organik, air serta udara yang tersusun dalam ruangan yang membentuk tubuh tanah. Akibat berlangsungnya proses pembentukan tanah, maka terjadilah perbedaan morfologi, kimia, fisis dan biologi dari tanah tanah tersebut. Tanah dapat diartikan sebagai medium berpori yang terdiri dari padatan (solid), cairan (liquid), dan gas udara (air). Fase padatan terdiri dari bahan mineral, bahan organik dan organisme hidup (Hakim et al., 1986). Menurut Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian (2006), gleisol kelabu gelap merupakan suatu istilah yang digunakan di Kanada untuk menjelaskan suatu kelompok intrazonal dari tanah tanah hutan yang berdrainase jelek yang mempunyai horison A kelabu gelap. Tanah ini biasanya mengandung bahan organik tinggi dan mempunyai horison mineral yang berbercak kelabu atau berbercak kelabu kecoklatan. Tanah tersebut umumnya memiliki perbedaan tekstur yang rendah. Tanah gleisol biasanya terdapat di daerah dataran rendah atau cekungan, yang hampir selalu tergenang air, solum tanah sedang, warna kelabu hingga kekuningan, tekstur geluh hingga lempung, struktur berlumpur hingga masif, konsistensi lekat, bersifat asam (pH 4.5 - 6.0), dan mengandung bahan organik. Menurut klasifikasi Pusat Penelitian Tanah Bogor (1982), tanah gleisol selalu jenuh air sehingga berwarna kelabu atau menunjukkan sifat-sifat hidromorfik lain. B. Sifat Fisik Tanah Sifat fisik tanah merupakan sifat tanah yang berhubungan dengan bentuk/kondisi asli tanah. Sifat tanah diantaranya tekstur, struktur, porositas, berat isi, berat jenis partikel, potensial air tanah (pF) dan permeabilitas.

Upload: buidien

Post on 29-Aug-2018

228 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Gleisol

Tanah adalah tubuh alam (natural body) yang terbentuk dan berkembang

sebagai akibat bekerjanya gaya – gaya alam (natural force) terhadap bahan –

bahan alam (natural material) di permukaan bumi. Tanah terbentuk dari bahan

mineral dan organik, air serta udara yang tersusun dalam ruangan yang

membentuk tubuh tanah. Akibat berlangsungnya proses pembentukan tanah, maka

terjadilah perbedaan morfologi, kimia, fisis dan biologi dari tanah – tanah

tersebut. Tanah dapat diartikan sebagai medium berpori yang terdiri dari padatan

(solid), cairan (liquid), dan gas udara (air). Fase padatan terdiri dari bahan

mineral, bahan organik dan organisme hidup (Hakim et al., 1986).

Menurut Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian (2006), gleisol

kelabu gelap merupakan suatu istilah yang digunakan di Kanada untuk

menjelaskan suatu kelompok intrazonal dari tanah – tanah hutan yang berdrainase

jelek yang mempunyai horison A kelabu gelap. Tanah ini biasanya mengandung

bahan organik tinggi dan mempunyai horison mineral yang berbercak kelabu atau

berbercak kelabu kecoklatan. Tanah tersebut umumnya memiliki perbedaan

tekstur yang rendah.

Tanah gleisol biasanya terdapat di daerah dataran rendah atau cekungan,

yang hampir selalu tergenang air, solum tanah sedang, warna kelabu hingga

kekuningan, tekstur geluh hingga lempung, struktur berlumpur hingga masif,

konsistensi lekat, bersifat asam (pH 4.5 - 6.0), dan mengandung bahan organik.

Menurut klasifikasi Pusat Penelitian Tanah Bogor (1982), tanah gleisol selalu

jenuh air sehingga berwarna kelabu atau menunjukkan sifat-sifat hidromorfik lain.

B. Sifat Fisik Tanah

Sifat fisik tanah merupakan sifat tanah yang berhubungan dengan

bentuk/kondisi asli tanah. Sifat tanah diantaranya tekstur, struktur, porositas, berat

isi, berat jenis partikel, potensial air tanah (pF) dan permeabilitas.

Page 2: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

1. Tekstur Tanah

Tekstur tanah merupakan penampakan visual suatu tanah berdasarkan

komposisi kualitatif dari ukuran butiran tanah dalam suatu massa tanah tertentu

(Bowles,1989). Menurut Soepardi (1983), kelas tekstur tanah dibagi ke dalam

tiga kelas dasar, yaitu pasir, lempung, dan liat. Golongan pasir meliputi tanah

yang mengandung sekurang – kurangnya 70% dari bobot/beratnya adalah pasir.

Golongan liat merupakan tanah yang mengandung mengandung paling sedikit

35% liat. Selama persentase liat lebih dari 40%, sifat tanah tersebut ditentukan

oleh kandungan liatnya dan dibedakan atas liat berpasir dan liat berdebu.

Kelompok lempung sendiri secara ideal terdiri dari pasir, debu, dan liat yang

memperlihatkan sifat – sifat ringan dan berat dalam perbandingan yang sama.

Tanah dengan fraksi pasir yang tinggi memiliki daya lolos air dan aerasi yang

tinggi, sebaliknya tanah dengan fraksi liat yang tinggi memiliki kemampuan

menyerap air yang rendah.

Jenis tekstur tanah dapat ditetapkan dengan sistem klasifikasi Departemen

Pertanian Amerika Serikat (United States Department of Agriculture, USDA)

dan Unified Soil Classification (USC). Klasifikasi tanah USDA umumnya pakai

dalam bidang pertanian dan klasifikasi tanah USC biasanya digunakan untuk

sipil. Diagram segitiga tekstur menurut USDA (Hillel, 1998) dapat dilihat pada

Gambar 1.

Gambar 1. Diagram segitiga tekstur menurut USDA

Page 3: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

Menurut klasifikasi tekstur tanah USC, tanah diklasifikasikan berdasarkan

nilai-nilai konsistensi tanah yaitu batas cair dan indeks plastisitas tanah. Sistem

klasifikasi ini paling banyak dipakai untuk pekerjaan teknis pondasi seperti

bendungan, bangunan, dan konstruksi sejenis. Gambar 2 memperlihatkan grafik

penentuan klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC (Terzaghi dan Peck, 1987).

Gambar 2. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC

2. Kadar Air Tanah

Kadar air tanah atau kelembaban tanah (soil moisture) adalah

perbandingan antara massa air dengan massa padatan dalam tanah. Kadar air

dapat ditentukan dari nisbah antara berat air dengan berat tanah kering (basis

kering), atau nisbah antara berat air dengan berat tanah basah (basis basah), atau

nisbah antara volume air dengan volume tanah utuh (basis volume). Kadar air

yang umum digunakan adalah basis kering dan basis volume (Kalsim dan

Sapei,2003).

3. Struktur Tanah

Struktur tanah adalah bentuk tertentu dari gabungan sekelompok partikel –

partikel primer tanah. Struktur tanah dapat dibedakan menjadi struktur lepas

(single grained), masif, dan agregat. Suatu penampang tanah dapat didominasi

oleh suatu corak struktur tertentu. Sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas

Page 4: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

menahan air, sifat drainase serta sifat – sifat mekanik tanah sangat dipengaruhi

oleh strukturnya (Kalsim dan Sapei, 2003). Tanah dengan struktur yang baik

(granular, remah) mempunyai tata udara yang baik, sehingga unsur-unsur hara

lebih mudah tersedia dan lebih mudah diolah.

4. Permeabilitas Tanah

Permeabilitas adalah sifat bahan berpori yang memungkinkan terjadinya

rembesan aliran baik berupa air atau minyak lewat rongga porinya. Pori – pori

tanah saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya, sehingga air dapat

mengalir dari titik yang mempunyai tinggi energi lebih tinggi ke titik yang

mempunyai energi yang lebih rendah. Pada tanah, permeabilitas digambarkan

sebagai sifat tanah melewatkan air melalui tubuh tanah. Tahanan terhadap aliran

bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran, bentuk butiran, rapat massa, serta

bentuk geometri rongga porinya. Suhu juga sangat mempengaruhi tahanan

alirannya, karena merubah kekentalan dan tegangan permukaan (Hardiyatmo,

1992).

Permeabilitas atau daya rembesan merupakan kemampuan tanah untuk

dapat melewatkan air. Air yang dapat melewati tanah hampir selalu berjalan

linier, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk

garis yang teratur (smooth curve) (Wesley, 1973). Bahan yang memiliki rongga

disebut berpori dan bila rongga tersebut saling berhubungan maka akan

memiliki sifat permeabilitas. Bahan dengan rongga yang lebih besar biasanya

mempunyai angka pori yang lebih besar pula, dan karena itu tanah yang padat

sekalipun permeabilitasnya lebih besar dari pada bahan seperti batuan dan

beton. Karena itu, permeabilitas tanah penting untuk mengevaluasi jumlah

rembesan (seepage) dan gaya/daya rembesan, menyediakan kontrol terhadap

kecepatan rembesan, dan studi tentang laju penurunan (konsolidasi) yang terjadi

pada suatu gradien tertentu, dimana perubahan volume tanah terjadi saat air

tersingkir dari rongga tanah (Bowles, 1989). Klasifikasi permeabilitas tanah

disajikan pada Tabel 1.

Permeabilitas akan menurun dengan naiknya tingkat kepadatan dan akan

mencapai nilai terkecil pada kadar air optimum (Sumarno, 2003). Pada kondisi

Page 5: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

kadar air setelah optimum, permeabilitas cenderung mengalami sedikit kenaikan

dengan menurunnya tingkat kepadatan. Kondisi ini disebabkan tanah kering

kepadatannya relatif kecil karena kekurangan air sehingga cenderung lebih

banyak menyerap air, sedangkan pada kadar air optimum tingkat kepadatan

tanah mencapai maksimum sehingga air yang terserap sangat sedikit. Setelah

kadar air optimum, air akan terserap lagi tetapi dalam jumlah yang sangat

sedikit karena kondisi tanah sudah basah/jenuh.

Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah

Kelas Permeabilitas (cm/jam)

Sangat rendah < 0.125

Rendah 0.125-0.500

Agak rendah 0. 5-2.0

Sedang 2.00-6.35

Agak cepat 6.35-12.70

Cepat 12.7-25.4

Sangat cepat >25.4 Sumber : Sitorus (1980) dalam Praja (2007)

Gambar 3. Falling head permeameter

Menurut Herlina (2003), bertambahnya kadar air, berat isi kering tanah

semakin bertambah besar dan koefisien permeabilitas semakin kecil. Pada saat

pemadatan maksimum (kadar air optimum), berat isi kering tanah mencapai

maksimum dan permeabilitas mencapai minimum. Bila dilakukan penambahan

Page 6: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

air melebihi optimum pada pemadatan tanah maka berat isi kering tanah

semakin kecil dan permeabilitas menjadi semakin besar.

Permeabilitas untuk tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan constan

head test, sedangkan untuk tanah berbutir halus digunakan falling head test. Uji

tersebut telah distandarisasi pada suhu 200C, karena viskositas air bervariasi dari

suhu 40C sampai 30

0C (Craig, 1991). Gambar 3 merupakan alat untuk mengukur

permeabilitas.

5. Berat Jenis Partikel Tanah

Berat jenis partikel (specific gravity) tanah (Gs) adalah perbandingan

antara berat volume butiran padat (γs) dengan berat volume air (γw) pada suhu

40C (Hardiyatmo, 1992). Nilai berat jenis partikel tanah dapat dilihat pada Tabel

2.

Tabel 2. Berat jenis tanah

Jenis Tanah Berat Jenis (Gs)

Kerikil 2.65-2.68

Pasir 2.65-2.68

Lanau tak organik 2.62-2.68

Lanau organik 2.58-2.65

Lempung tak organik 2.68-2.75

Humus 1.37

Gambut 1.25-1.80 Sumber : Hardiyatmo (1992)

6. Berat Isi Tanah (Bulk Density)

Berat isi tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat tanah total

dengan volume tanah total (Wesley, 1973). Berat isi tanah merupakan salah satu

indikator kepadatan tanah. Makin padat suatu tanah, maka nilai berat isi tanah

semakin besar, sehingga tanah makin sulit untuk melewatkan air atau ditembus

akar tanaman. Berat isi tanah dapat dinyatakan sebagai berat isi kering (dry bulk

density) atau sebagai berat isi basah (wet bulk density) (Hakim, et al.,1986).

Kalsim dan Sapei (2003) menyatakan nilai berat isi kering selalu lebih

kecil dari pada nilai berat isi basah. Nilai berat isi kering bervariasi dari 1000

sampai 1800 kg/m3. Semakin halus partikel tanah atau semakin tinggi

Page 7: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

kandungan bahan organik maka bulk density akan semakin rendah. Akan tetapi

jika tanah mengalami pemadatan maksimal maka tanah bertekstur halus

menunjukkan berat isi kering yang lebih besar dari pada bertekstur kasar.

7. Porositas (n)

Menurut Terzaghi dan Peck (1987) porositas didefinisikan sebagai rasio

ruang pori terhadap volume total agregat tanah. Porositas juga merupakan

perbandingan antara volume pori dan volume total, yang dinyatakan sebagai

suatu butiran. Pori - pori adalah bagian tanah yang tidak terisi oleh padatan

tanah (solid), sehingga memungkinkan masuknya unsur gas dan cairan.

Porositas tanah umumnya antara selang 0.30 - 0.75, tetapi untuk tanah gambut

nilai n dapat lebih besar dari 0.8 (Terzaghi, 1947 dalam Hardiyatmo, 1992).

Porositas tanah dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah, dan

tekstur tanah (Hardiyatmo, 1992). Lebih penting dari porositas adalah sebaran

ukuran pori. Tanah berpasir dan tanah berliat mungkin mempunyai porositas

yang hampir sama, akan tetapi sifat-sifatnya yang berhubungan dengan

simpanan air, ketersediaan air dan aliran air tanah sangat berbeda, karena pada

tanah pasir diameter pori relatif besar dari pada tanah liat.

Ruang pori tanah dibagi atas pori makro dan pori mikro. Pori makro berisi

udara dan air gravitasi yaitu air yang mudah hilang oleh gaya gravitasi,

sedangkan pori mikro berisi air kapiler atau udara. Tanah pasir mempunyai pori

– pori makro yang lebih banyak dibandingkan dengan tanah liat. Diameter pori

menurut Kalsim dan Sapei (2003) dapat diklasifikasikan sebagai:

a. Pori makro (> 100 µm), dapat dilihat dengan mata telanjang sangat

penting untuk aerasi dan drainase (aliran gravitasi) tanah

b. Pori meso (30-100 µm), efektif dalam gerakan air baik vertikal ke atas

maupun ke bawah (aliran kapiler)

c. Pori mikro (< 30 µm), dapat menahan air pada periode kering dan

melepaskannya dengan sangat lambat.

Page 8: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

8. Angka Pori (e)

Angka pori adalah rasio ruang pori terhadap volume bahan padat

(Terzaghi dan Peck, 1987). Angka pori merupakan perbandingan antara volume

pori dan volume butiran padat. Angka pori juga merupakan rasio antara volume

pori dan volume bahan padat, yang dinyatakan dalam bentuk desimal (Dunn, et

al., 1979). Angka pori merupakan fungsi dari kepadatan tanah.

9. Potensial Air Tanah (pF)

Muka airtanah (water table) atau phreatic surface adalah bidang batas atas

dari kondisi tanah jenuh air. Daerah di atas muka air tanah disebut zona tak

jenuh. Air dalam tanah baik jenuh maupun tidak secara umum disebut lengas

tanah (soil moisture), sedangkan istilah airtanah (ground water) menunjukkan

air yang dikandung oleh tanah jenuh di bawah muka airtanah (Kalsim dan Sapei,

2003).

Tingkat energi airtanah bervariasi sangat besar. Perbedaan tingkat energi

airtanah tersebut memungkinkan air bergerak dari satu zona ke zona yang

lainnya dalam tanah. Airtanah akan bergerak dari tempat dengan tingkat energi

yang tinggi (misalnya muka air tanah) ke tempat energi yang lebih rendah

(misalnya tanah kering). Dengan mengetahui tingkat energi dari beberapa

tempat di dalam profil tanah, maka dapat diprediksi pergerakan airtanah

(Hakim, et al.,1986). Potensial airtanah menurun dengan meningkatnya

kandungan air (makin banyak airtanah, makin berkurang energi yang diperlukan

untuk menahan air dalam tanah).

Daya ikat tanah terhadap air (pF) setelah pemadatan lebih kecil

dibandingkan daya ikat tanah terhadap air (pF) tanah dalam kondisi kapasitas

lapang (Herlina, 2003). Hal ini ditunjukkan dengan kadar air unuk pF yang sama

pada kedalaman sama antara tanah pada kondisi kapasitas lapang dengan tanah

yang sudah mengalami pemadatan, dimana terlihat kadar airtanah yang telah

dipadatkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan tanah pada kondisi kapasitas

lapang. Pemadatan menurunkan pori makro dan pori total sehingga energi yang

diperlukan untuk menahan air lebih kecil, tetapi cenderung menaikkan pori

berukuran sedang.

Page 9: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

C. Sifat Mekanik Tanah

Sifat mekanik tanah merupakan sifat yang berhubungan dengan pergerakan

tanah. Sifat mekanik tanah terdiri atas konsistensi tanah dan pemadatan tanah.

1. Konsistensi Tanah

Istilah konsistensi berhubungan dengan derajat adhesi antara partikel tanah

dan tahanan yang muncul guna melawan gaya yang cenderung berubah atau

meruntuhkan agregat tanah. Konsistensi digambarkan dengan istilah-istilah

seperti keras, kaku, rapuh, lengket, plastik, dan lunak. Konsistensi tanah

tergantung pada tekstur, sifat, jumlah koloid-koloid inorganik dan organik,

struktur dan terutama kandungan airtanah. Dengan berkurangnya kandungan air,

umumnya tanah-tanah akan kehilangan sifat melekatnya (stickness) dan

plastisitasnya sehingga dapat menjadi gembur (friable) dan lunak (soft) dan

akhirnya jika kering menjadi coherent (Hakim, et al,,1986).

Tabel 3. Nilai indeks plastisitas (IP) beberapa fraksi tanah

Fraksi Tanah Plastisitas IP (%)

Pasir (sand) Nonplastis 0

Debu (silt) Plastisitas rendah < 7

Liat berlanau (loamy clay) Plastisitas sedang 7 – 17

Liat (clay) Plastisitas tinggi >17

Sumber: Hardiyatmo (1992)

Konsistensi tanah biasanya dinyatakan dengan batas cair dan batas plastis

(disebut juga batas-batas Atterberg). Atterberg (1991) dalam Hardiyatmo

(1992) memberikan cara untuk menggambarkan batas – batas konsistensi dari

tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya.

Pengukuran batas-batas ini dilakukan secara rutin untuk sebagian besar

penelitian yag meliputi tanah berbutir halus. Karena batas-batas ini tidak

merupakan sifat fisika yang jelas, maka dipakai cara empiris untuk

menentukannya (Wesley, 1973). Tabel 3 menyajikan nilai indeks plastisitas

beberapa fraksi tanah.

Page 10: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

2. Pemadatan Tanah

Pemadatan adalah usaha sebanyak mungkin mengeluarkan udara dari

celah – celah di antara butiran – butiran tanah, agar dapat dicapai tingkat

kerapatan butiran – butiran bahan tanah yang semaksimal mungkin

(Sosrodarsono dan Takeda, 1977). Pemadatan tanah juga merupakan suatu

proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan salah satu cara

mekanis. Proses pemadatan berbeda dengan proses konsolidasi. Konsolidasi

adalah pemampatan tanah oleh beban statis di atasnya dalam waktu yang lama,

sedangkan pemadatan merupakan peristiwa bertambah beratnya volume kering

oleh beban dinamis dalam waktu yang relatif singkat. Pemadatan tanah

bertujuan untuk memperbesar kekuatan geser tanah, mengurangi sifat mudah

mampat (kompresibilitas), mengurangi permeabilitas, dan mengurangi

perubahan volume tanah sebagai akibat perubahan kadar air (Hardiyatmo,

1992). Ada empat variabel pemadatan tanah, yaitu usaha/energi pemadatan,

jenis tanah (gradasi, kohesif/tidak kohesif, ukuran partikel, dsb), kadar air, dan

berat isi kering (Bowles, 1989).

Wesley (1973) berpendapat bahwa semakin rendah kadar air maka tanah

akan semakin keras dan kaku sehingga sulit dipadatkan. Apabila kadar air

ditambah maka air tersebut akan berfungsi sebagai pelumas sehingga tanah akan

lebih mudah dipadatkan. Pada kadar air yang tinggi, kepadatannya akan

menurun karena pori-pori tanah terisi air yang tidak dapat dikeluarkan dengan

cara pemadatan. Kepadatan tanah biasanya diukur dengan menentukan berat isi

keringnya, bukan dengan menentukan angka porinya. Lebih tinggi berat isi

kering berarti tanah tersebut lebih padat.

Terzaghi dan Peck (1987) berpendapat bahwa tingkat pemadatan tertinggi

terjadi pada kadar air tertentu yang disebut kadar kelembaban optimum

(optimum moisture content). Prosedur untuk mempertahankan agar kadar air

mendekati nilai optimumnya selama pemadatan timbunan dikenal sebagai

kontrol kadar kelembaban (moisture content control).

Pengujian pemadatan di laboratorium dapat dilakukan dengan beberapa

metode yang didasarkan pada perbedaan cara pelaksanaan pemadatannya antara

lain adalah (Sosrodarsono dan Takeda, 1977) :

Page 11: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

a. Pemadatan tumbuk yaitu dengan menjatuhkan sebuah penumbuk di atas

contoh bahan

b. Pemadatan tekan yaitu pemadatan yang didasarkan pada prinsip

pengoperasian pada contoh bahan dengan dongkrak hidrolis

c. Pemadatan getar yaitu pemadatan yang menggunakan daya getaran mesin

vibrasi.

Dari ketiga metode pengujian tersebut, yang paling luas penggunannya

dan dianggap sebagai pemadatan standar adalah metode penumbukan. Hal

tersebut disebabkan karena peralatan dan pelaksanaannya cukup sederhana serta

hasilnya juga cukup baik.

D. Tanggul

Pembuatan tanggul merupakan salah satu usaha dalam konservasi tanah dan

air. Menurut DPU (1986) tanggul dipakai untuk melindungi daerah irigasi dari

banjir yang disebabkan oleh sungai, pembuang yang besar atau laut. Tanggul

merupakan salah satu jenis bendungan urugan homogen karena semua tanggul

dibuat dengan bahan tanah yang hampir sejenis dan gradasinya hampir seragam.

Tubuh tanggul sebagaimana bendungan secara keseluruhannya berfungsi ganda,

yaitu sebagai penyangga aliran air sekaligus menahan rembesan air (Sosrodarsono

dan Takeda, 1977).

Tabel 4. Nilai kemiringan talud tanggul tanah homogen

Klasifikasi Tanah Kemiringan Sungai Kemiringan Talud

GW, GP, SW, SP Lulus air, tidak dianjurkan

GC, GM, SC, SM 1 : 2.5 1 : 2.0

CL, ML 1 : 3.0 1 : 2.5

CH, MH 1 : 3.5 1 : 2.5

Sumber : DPU (1986)

Keterangan : G (gravel = kerikil), S (sand = pasir), C (clay = lempung), M (silt = lanau), L

(plastisitas rendah), H (plastisitas tinggi), W (gradasi baik).

DPU (1986) menyatakan bahwa rembesan terjadi apabila tubuh tanggul

harus mengatasi beda tinggi muka air dan jika aliran yang diakibatkannya meresap

Page 12: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

masuk ke dalam tanah di sekitar tanggul. Aliran ini mempunyai pengaruh yang

dapat merusak stabilitas tanggul karena terangkutnya bahan-bahan halus dapat

menyebabkan erosi bawah tanah (piping). Jika erosi bawah tanah sudah terjadi,

maka terbentuk jalur rembesan bagian hulu dan bagian hilir tanggul.

Untuk pembuatan model tanggul, tanah terlebih dahulu dipadatkan dengan

sebuah alat tumbuk manual dengan jumlah tumbukan, energi pemadatan, jumlah

lapisan dan tinggi jatuhan berdasarkan uji tumbuk manual. Tabel 4 menunjukkan

nilai – nilai kemiringan talud menurut The Unified Soil Classification System.

Penggunaan nilai – nilai tersebut disarankan untuk tanah homogen pada pondasi

stabil yang tingginya kurang dari 5 m. DPU (1986) menyatakan dimensi tanggul

adalah sebagai berikut :

1. Tinggi Tanggul (Hd)

Tinggi tanggul adalah beda tinggi tegak antara puncak dan bagian bawah

dari pondasi tanggul. Permukaan pondasi adalah dasar dinding kedap air atau

dasar zona kedap air. Apabila pada tanggul tidak terdapat dinding atau zona

kedap air, maka yang dianggap permukaan pondasi adalah garis perpotongan

antara bidang vertikal yang melalui tepi hulu mercu tanggul dengan permukaan

pondasi alas tanggul tersebut. Mercu adalah bidang teratas dari suatu tanggul

yang tidak dilalui oleh luapan air dari saluran.

2. Tinggi Jagaan (Hf)

Tinggi jagaan adalah perbedaan antara elevasi permukaan maksimum

rencana air dalam saluran dengan elevasi mercu tanggul. Elevasi permukaan

maksimum rencana merupakan elevasi banjir rencana saluran. Pada saat-saat

tertentu air meluap melebihi tinggi rata-rata, dalam keadaan demikian yang

disebut elevasi permukaan air maksimum rencana adalah elevasi yang paling

tinggi yang diperkirakan akan dicapai oleh permukaan air saluran tersebut.

3. Kemiringan Lereng (Talud)

Kemiringan lereng tanggul adalah perbandingan antara panjang garis

vertikal yang melalui puncak dan panjang garis horizontal yang melalui tumit

masing-masing lereng tersebut. Kemiringan lereng dirancang sedemikian rupa

tergantung pada jenis bahan.

Page 13: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

E. Rembesan Air

Perembesan air secara lateral (seepage) dan secara vertikal (perkolasi)

dipengaruhi oleh permeabilitas, porositas, tekstur, kedalaman pori, kelembaban

dan muka air tanah. Perkiraan rembesan penting dalam pembangunan bendungan

baik jenis urugan, termasuk tanggul, maupun beton. Pada sebagian besar

bendungan dapat terjadi rembesan baik melalui tubuh bendungan itu sendiri (jenis

bendungan urugan) maupun melalui dasarnya (untuk bendungan urugan maupun

beton). Apabila material dasar dan pinggirnya merupakan batuan, maka batuan

tersebut biasanya disuntik dengan adukan encer (grouting) untuk mengisi retakan-

retakan dan mengurangi permeabilitas. Suntikan adukan encer kadang-kadang

juga digunakan untuk mengurangi permeabilitas pada bendungan yang material

dasarnya berupa tanah (Bowles, 1989).

Gambar 4. Garis rembesan dalam tubuh tanggul

Garis rembesan disebut juga garis freatik (phreatic line). Garis freatik sama

dengan muka air tanah, yaitu batas paling atas dari daerah dimana rembesan

berjalan, seperti terlihat pada Gambar 4 (Bowles, 1989). Garis freatik dimulai

pada posisi A’ dan berakhir hingga B. Jarak antara titik B dan ujung tanggul

bagian hilir (C) merupakan panjang zona basah (a). Rembesan air berjalan searah

dengan garis freatik sehingga garis rembesan juga merupakan garis aliran

(Wesley, 1973). Garis aliran adalah suatu garis di sepanjang butir-butir air yang

akan bergerak dari bagian hulu ke bagian hilir melalui media tanah yang

permeable (Das dkk, 1988).

Garis rembesan disebut juga garis freatik (phreatic line) (Schwab, et al.,

1981 dalam Praja, 2007). Faktor-faktor yang mempengaruhi garis rembesan:

a. Permeabilitas bahan timbunan dan pondasi

Page 14: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

b. Posisi dan aliran air di lapangan

c. Tipe dan desain tubuh tanggul

d. Penggunaan saluran pembuangan (drainage devices) untuk membuang

rembesan di lereng bagian hilir.

Garis ekupotensial adalah garis – garis yang mempunyai tinggi tekanan yang

sama (Hardiyatmo, 1992). Kemiringan garis ekuipotensial adalah tegak lurus

terhadap garis aliran. Pada tanah yang homogen dapat digambarkan deretan garis

aliran yang saling berpotongan secara tegak lurus. Gambar seperti ini disebut

jaringan aliran (flow net). Gambar 5 merupakan ilustrasi jaringan aliran dalam

tubuh tanggul. Garis aliran berpotongan tegak lurus dengan garis ekuipotensial

membentuk jaringan yang jumlahnya dinyatakan dengan Nf. Dua buah garis

ekuipotensial membentuk interval ( h) dengan jumlah tertentu yang dinotasikan

dengan Nd.

Bentuk umum dari suatu jaringan aliran akan ditentukan oleh kondisi batas

(boundary conditions) dalam sebagian besar kasus, kecuali pada titik-titik tanggul,

dimana jaringan aliran dapat menentukan kondisi batas. Untuk menggambarkan

jaringan aliran, maka prosedur yang dapat diikuti (Hardiyatmo, 1992) adalah:

a. Garis freatik digambarkan sesuai dengan prosedur.

b. Garis-garis ekuipotensial digambarkan pada penampang melintang tanggul

dengan interval antar garis ekuipotensial ( h) yang sama (Bowles, 1989), h

diperoleh dengan membagi tinggi tekanan air (perbedaan elevasi antara

permukaan air dalam waduk dan permukaan air di bagian hilir bendungan)

dengan suatu bilangan bulat (Sosrodarsono dan Takeda, 1977).

c. Garis jaringan aliran digambarkan berdasarkan ketentuan bahwa garis

ekuipotensial dan garis aliran berpotongan tegak lurus.

Jaringan aliran di dalam tanggul juga dapat digambarkan dengan berbagai

metode yang telah dikembangkan dari persamaan Laplace (Dunn, et al., 1979),

yaitu:

a. Penyelesaian matematis langsung

b. Penyelesaian secara numeris

c. Penyelesaian secara analogi elektrik

d. Penyelesaian secara grafis.

Page 15: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

Gambar 5. Jaringan aliran dalam tubuh tanggul

Menurut Sosrodarsono dan Takeda (1977) untuk menggambarkan jaringan

trayektori aliran rembesan melalui tubuh tanggul perlu diperhatikan hal-hal

sebagai berikut:

a. Trayektori aliran rembesan dengan garis ekuipotensial berpotongan secara

tegak lurus, sehingga akan membentuk bidang – bidang yang mendekati

bentuk bujur sangkar atau persegi panjang.

b. Apabila dibagi – bagi dengan bentuk yang besar hanya mendekati bentuk

bujur sangkar, akan tetapi bila dibagi – bagi lagi menjadi bagian yang lebih

kecil, maka bentuk bujur sangkar akan semakin nyata.

c. Pada bidang di bawah tekanan atmosfer, dimana aliran rembesan tampak

dari luar bukan merupakan trayektori aliran rembesan, karena tidak akan

membentuk bidang – bidang persegi panjang dan trayektori aliran rembesan

dengan permukaan tersebut tidak akan berbentuk potongan secara vertikal.

d. Titik perpotongan antara garis-garis ekuipotensial dengan garis depresi

adalah nilai interval h. Panjang zona basah a dapat dihitung dengan

persamaan:

2

2

2

2

sincoscos

Hpdda ………………………………….. (1)

dimana:

a = panjang zona basah (cm)

d = jarak antara titik asal dari garis freatik dengan ujung bawah hilir (cm)

H = tinggi tekan air (beda tinggi muka air hulu dan hilir) (m)

Page 16: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

= sudut antara muka tanggul bagian hilir dan dasar tanggul.

Garis freatik merupakan parabola, sehingga digunakan persamaan berikut:

y = x2…………………………………………………………………. (2)

untuk nilai y = yo, maka besarnya nilai K dapat ditentukan dengan persamaan:

2

o

o

x

yK ……………………………………………………………… (3)

dimana:

y = jarak vertikal pada garis freatik (cm)

K = koefisien

x = jarak horizontal pada garis freatik (cm).

F. Program Geo-Slope

Geo-Slope adalah suatu program dalam bidang geoteknik dan modeling geo-

environment yang dibuat oleh Geo-Slope Internasional, Kanada pada tahun 2002.

Program Geo-Slope ini sendiri terdiri dari Slope/W, Seep/W, Sigma/W, Quake/W,

Temp/W dan Ctran/W yang mana satu sama lainnya saling berhubungan sehingga

dapat dianlisa dalam berbagai jenis permasalahan dengan memilih jenis program

yang sesuai untuk tiap – tiap masalah yang berbeda. Pengertian untuk tiap

program tersebut:

1. Slope/W adalah suatu software untuk menghitung faktor keamanan dan

stabilitas lereng.

2. Seep/W adalah suatu software untuk meneliti rembesan bawah tanah.

3. Sigma/W adalah suatu software untuk menganalisa tekanan geoteknik dan

masalah deformasi.

4. Quake/W adalah suatu software untuk menganalisa gempa bumi yang

berpengaruh terhadap perilaku tanggul, lahan, kemiringan lereng.

5. Temp/W adalah suatu software untuk menganalisa masalah geothermal.

6. Ctran/W adalah suatu software yang dapat digunakan bersama dengan

Seep/W untuk model pengangkutan zat – zat pencemar.

Seep/W merupakan suatu software yang digunakan dalam menganalisis

rembesan air dalam tanah dan tekanan air rembesan, yang membuat material

menyerap air seperti tanah dan batu. Seep/W dapat diaplikasikan dalam

Page 17: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

menganalisis dan mendesain pada bidang geoteknik, sipil, hidrogeologika dan

proyek pembangunan tambang. Program Seep/W mampu memecahkan hampir

semua masalah yang berhubungan dengan air tanah, meliputi:

1. Penghilangan tekanan air pori setelah kondisi waduk drawndown (muka air

surut tiba – tiba).

2. Jumlah rembesan yang mengalir pada permukaan.

3. Drawndown dari suatu permukaan air di bawah tanah dalam kaitannya

dengan pemompaan dari suatu aquifer.

4. Pengaruh dari saluran di bawah permukaan tanah dan sumur – sumur injeksi

(injection wall).

Adapun keunggulan yang dimiliki oleh program Seep/W diantaranya adalah:

1. Jenis analisa meliputi kondisi aliran steady state (mantap), aliran transient

(tidak mantap), aliran 2D, dan aliran 3D.

2. Jenis boundary conditions (kondisi batas) meliputi total head, pressure

head, dan lain sebagainya. Kondisi batas dapat diatur dan dibatalkan untuk

mengetahui bentuk kondisi rembesan.

3. Volume air dan fungsi konduktivitas dapat diperkirakan dari parameter dasar

dan fungsi grain size (ukuran butiran).

4. Dapat melakukan penggambaran aliran air.

5. Membatalkan dan mengulangi perintah-perintah pada program Seep/W.

Data-data yang dibutuhkan antara lain jenis bahan, permeabilitas

(konduktivitas hidrolik), tinggi tekan (head pressure), pF, fluks, atau dengan

kombinasi data-data yang tersedia tersebut. Dalam hal ini, data yang dipergunakan

untuk penggambaran garis aliran dengan pogram Seep/W adalah nilai

permeabilitas dan pF.

Program Seep/W ditampilkan dalam format windows sehingga memudahkan

di dalam penggunaannya. Adapun tahap-tahap penggambaran dari persiapan,

input data sampai running semua tersedia pada menu bar dan tools bar. Tahapan

penggambaran dengan program Seep/W adalah sebagai berikut:

1. Atur skala dan grid untuk membatasi daerah penggambaran dan menentukan

ukuran terkecil dari dimensi tersebut.

Page 18: II. TINJAUAN PUSTAKA - repository.ipb.ac.idrepository.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/60562/2/BAB II... · II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol ... Menurut Soepardi (1983), kelas

2. Sketsa model tanggul digambarkan berdasarkan dimensi yang sudah ada

dengan menggunakan metode penggambaran dua dimensi.

3. Masukkan data konduktivitas hidrolik dan pF ke dalam persamaan (key in).

4. Bagi sketsa model menjadi beberapa elemen melalui perintah draw lalu

lanjutkan ke elements. Maka sketsa model tanggul yang sudah ada telah

terbagi menjadi beberapa bagian.

5. Tentukan kondisi batas (boundary conditions) dengan cara klik menu draw

lalu lanjutkan ke boundary conditions. Kemudian klik pada bagian hulu data

pressure head (p) sedangkan pada bagian hilir klik data debit (Q).

6. Untuk menentukan flux section maka klik menu draw lalu lanjutkan ke flux

section kemudian klik bagian sketsa tanggul dari bawah sampai atas.

7. Periksa dan pisahkan data dengan menu verify/sort data, apabila masih

terjadi error maka periksa ulang data yang dimasukkan melalui key in,

elemen, maupun boundary conditions.

8. Setelah itu pecahkan permasalahan dengan menggunakan menu tools

kemudian klik solve untuk mendefinisikan data tiap elemen agar tergambar

dalam hasil running.

9. Melihat hasil running dengan cara klik menu tools pada bagian atas

kemudian klik contour.

Hasil akhir yang diperoleh adalah diketahuinya arah/vektor aliran, garis rembesan,

pola aliran air (flow net), dan debit rembesan.