panduan pengukuran kadar air, infiltrasi, kurva pf.pdf

5/19/2018 Panduan Pengukuran Kadar Air, Infiltrasi, Kurva pF.pdf

1/32

Materi-1

PENGUKURAN KADAR AIR TANAH

1. METODE GRAVIMETRI

Pendahuluan

Air tanah berada dalam pori, baik mikro maupun makro dan sifat-sifatnyasangat dipengaruhi oleh tanah yang bersangkutan. Tanah yang mempunyai teksturhalus sehingga luas permukaannya per satuan berat lebih besar akan mampumenahan air lebih banyak dan lebih kuat dari pada tanah kasar. Hal ini dapat terjadikarena tanah halus mengandung lebih banyak partikel yang berukuran koloid.

Air dalam tanah tidak stabil, tergantung pada sifat fisik tanah, adanya irigasidan curah hujan, gaya gravitasi, perbedaan tinggi tempat dan penguapan air dalamtanah. Tanah yang semula jenuh air akibat irigasi atau hujan, semakin lamakandungan airnya akan menurun oleh adanya faktor-faktor di atas. Pada suatu saatgaya gravitasi sudah tidak mampu lagi menarik air dari pori tanah, pada saat itu air

ditahan oleh partikel tanah dengan kekuatan yang sama atau lebih besar dari gayagravitasi. Kandungan lengas pada saat ini dinamakan kapasitas lapangan. Biasanyapada keadaan ini sebagian besar air menempati pori mikro. Karena adanya evaporasidan transpirasi tanaman, maka air tanah akan menurun jumlahnya. Pada suatu saattanaman tidak mampu lagi menyerap air dalam jumlah yang mencukupikebutuhannya dan akhirnya menjadi layu. Semula tanaman hanya layu sementara,akan tetapi kalau kandungan air tanah terus menurun akhirnya akan menjadi layupermanen dan mati. Kandungan lengas pada saat seperti ini disebut titik layu,biasanya setara dengan tekanan 15 atmosfer.

Alat dan Bahan

1. Kaleng timbang

2. Timbangan

3. Oven

4. Desikator

Cara Kerja

1. Timbang kaleng timbang kosong.


2/32

2. Ambil contoh tanah, masukkan dalam kaleng timbang dan timbang .

3. Keringkan dalam oven dengan suhu 105 oC selama 24 jam.

4. Keluarkan dari oven dan dinginkan dalam desikator.

5. Setelah dingin timbang berat keringnya.

6. Hitung kadar airnya dengan rumus :

Kadar lengas = (Massa Air) / (Massa Tanah Kering).....g g -1

2.METODE NEUTRON PROBE

Pendahuluan

Neutron probe atau neutron moisture meter (NMM) merupakan metode tidaklangsung untuk mengukur kadar lengas tanah. Kadar lengas dihitung denganmengukur air dalam thermalisasi neutron cepat yang diemisikan oleh sumberradioaktif. Sumber radioaktif terdiri dari kombinasi 241AmBe, 241Am mengemisi partikel dan kemudian menghasilkan reaksi nuklir dengan Be.

Pancaran neutron terjadi ketika partikel alpha dari Amiricium memancarmengenai serbuk Beryllium. Partikel alpha menumbuk atom Beryllium menghasilkanneutron cepat dengan energi 5 juta elektonvolts (5MEV). Maka penulisan simbul AmBe,berarti Americum sebagai sumber alpha dan dicampur dengan Be sebagai sumber

neutron. Kemudian pancaran neutron ini dideteksi dengan detektor tabung Helium-3.Dan resultan signalnya ditampakkan dengan elektronis sebagai indeks kelembabantanah. Neutron yang dipancarkan dan mempunyai energi sekitar 5 MEV itu bersifatneutron cepat, kita ketahui bahwa detektor Helium hanya mampu mengukur neutronlambat (neutron Thermal). Tumbukan neutron cepat dengan inti atom yang besar akanmenghasilkan ikatan kembali neutron dengan melepaskan sedikit energi, tumbukandengan lintasan elektron sekitar 1/1840 berat (massa) neutron akan dapat melepaskanbanyak energi. Kehilangan energi yang paling besar bila bertumbukan dengan unsur

yang mempunyai massa sama. Atom yang banyak dijumpai dalam tanah yangmempunyai massa yang sama dengan neutron serta dapat menurunkan energi neutroncepat adalah Hidrogen. Inilah yang terjadi bila neutron cepat menumbuk atom

Hidrogen, maka energinya menurun menjadi neutron thermal sehingga dapat terukuroleh detektor di dalamprobe.

Tabung pelindung (probe) perlu dipasang dalam tanah, bahan yang terbaik yaituAlluminium sebab sangat transparan baik untuk neutron cepat dan neutron thermal.Pengeboran untuk lubang tabung alluminium harus dibuat yang pas dengan ukurantabung, sehingga tidak ada aliran air bebas dalam rongga diantara tabung dan tanahsaat turun hujan atau irigasi dan saat kering tidak berisi udara.

Keuntungan metode ini pembacaan dapat diambil berulang-ulang pada satutempat, pengukurannya sangat cepat, dan dapat dikalibrasikan dengan kadar lengasvolumetrik. Kelemahannya sulit untuk pengukuran pada lapisan dekat permukaantanah sebab banyak neutron yang hilang keluar, juga neutron thermal dapat diikat oleh

unsur-unsur B, Fe, dan Cl dalam tanah. Yang perlu diperhatikan dalam metoda ini


3/32

harus benar-benar memakai prinsip proteksi radiasi, yaitu : waktu pengukuran haruscepat, perlu ada jarak antara operator dan alat, serta perlu pelindung radiasi.

Pengenalan Komponen Neutron Probe

1. Identifikasi komponen

Neutron probeatau neutron moisture meterterdiri dari :

1. Sumber neutron berenergi tinggi (241AmBe).2. Detektor neutron thermal (tabung berisi gas Helium).3. Amplifier dan sirkuit untuk mendeteksi pancaran partikel neutron thermal.4. Ratescaleruntuk menghasilkan display jumlah pulsa (cacah) per detik pada

waktu yang ditentukan.5. Penahan polypropylene untuk mereduksi pancaran radiasi saat

penyimpanan dan kotak pengangkut yang bisa mereduksi pancaran sinar

gamma.6. Batery sebagai sumber tenaga sirkuit/pulsa.7. Kunci untuk menahanprobedi dalam penahan radiasi.8. Komponen untuk pengisian batery.

Gambar 1.1. Neutron probe

2. Tes probe di dalam penahan radiasi

Ambil beberapa kali bacaan dan rata-rata, kemudian bandingkan dengan nilai yangtertempel pada dinding tempat probe. Nilai bacaan harus ada diantara 10 cps(cacah per detik).


4/32

Bila tidak, mungkin :

- Batery kurang arus- Probe tidak tepat didalam shield- Kerusakan di sistem elektronik

Pengambilan bacaan standart di dalam air (RW)

1. Pengaruh posisi probe saat pembacaan

1. Catat dimensi tangki (kedalaman tangki, diameter, jarak ujung tabung denganpermukaan air).

2. Ambil bacaan 16 detik pada setiap interval kedalaman 5 cm dari dasar tabungsampai ujung (masing-masing 3 ulangan).

3. Gambar kurva hubungan hasil bacaan dengan kedalaman4. Tentukan daerah dimana bacaan tampak konstan dan tentukan kedalaman

yang optimum untuk bacaan standart.

2. Prosedur pembacaan standart (RW)

1. Turunkan probe kedalam tabung pembantu (acces tube) sampai kedalaman 30cm (counter depth= 60 cm).

2. Ambil 5 kali bacaan dengan waktu pencacahan 64 detik dan hitung rata-ratanya.

3. Plot nilai rata-rata tersebut setiap kali membaca pada kertas grafik.4. Untuk menunjukkan waktu pencacahan mana yang terbaik itu dihitung

dengan standart deviasinya :

Dimana R adalah nilai cacah dan t adalah waktu pembacaan. Bila R besar makauntuk memperkecil kesalahan (error) maka waktu pembacaan harus lebihpanjang.

Instalasi tabung dengan metode Guide Tube

1. Letakkanplatepada permukaan lahan.2. Tepat pada lubang di tengah-tengahplatebor sedalam 15 cm (dengan bor spiraltanpa sambungan).

3. Tancapkan guide tube kedalam lubang secara vertikal/tegak.4. Bor 15 cm melalui guide tube (dengan sambungan bor).5. Keluarkan bor dan tumbuk guide tubedengan penumbuk.

6. Sambil mengeluarkan tanah dari dalam guide tube perlu dicatat adanyaperubahan tekstur atau warna tanah. Dalam menumbuk guide tube jangansampai jauh melebihi lubang bor, karena akan sulit dalam mengeluarkan tanahdari dalam tabung.

7. Keluarkan tanah hancur dengan bor sekitar setebal 15 cm.

8. Ulangi pekerjaan di atas sampai kedalaman yang diinginkan, guide tubetinggalkan sekitar 10-15 cm.

5,0tRSD


5/32

9. Keluarkan gude tubedengan dongkrak yang telah disediakan.10.Masukkan tabung alumunium 1,5 inchi kedalam lubang yang telah dibuat.11.Potong tabung alumunium dan tinggalkan 10 cm dari permukaan tanah. Dan

haluskan bekas potongan dengan alat penghalus khusus.12.Beri tanda atau kode urut tabung pada bagian dasar karet penutup, tutup

tabung dengan penutup karet tersebut. Bila perlu tambah pelindung tutup lainagar lebih aman.13.Instalasi tabung dengan cara ini terutama untuk tabung berukuran lebih dari

100 cm.

Instalasi tabung dengan bor tanah

1. Buat lubang dengan bor tanah sampai kedalaman sekitar 100 cm.2. Masukkan tabung PVC/Aluminium diameter 1inci yang bagian ujung bawah

telah ditutup dengan penutup dan sisakan 10 cm di atas permukaan tanah.3. Isi rongga diantara tabung dan tanah dengan pasta tanah/lumpur, untuk

mendapatkan kontak yang baik antara tabung dan tanah.

4. Tutup bagian atas tabung dengan plastik atau penutup PVC dan beri labelidentitas.

Pengukuran profil kadar lengas

1. Catat data pelengkap : lokasi penelitian, tanggal pengamatan, nama pengamat,kode probe dan rate scaler, persamaan kalibrasi, kondisi lahan, dsb.

2. Ambil bacaan standart dalam air (RW) sebanyak lima kali dalam waktu masing-masing 64 detik.

3. Buka tutup tabung.4. Tancapkan neutron probe di atas tabung, buka rate scaler, buka kunci probe

dengan memutar kunci ke posisi horisontal. Masukkan probe ke dalam tabungsesuai dengan kedalaman yang dikehendaki. Kedalaman dapat dibaca padacounter depthdikurangi dengan tinggi pipa dari permukaan tanah.

5. Ambil bacaan 16 detik dan diulang tiga kali pada masing-masing kedalaman.6. Interpretasi datanya.

Penentuan kalibrasi lapangan dan efek permukaan

1. Ambil bacaan dengan interval 10 cm dan gunakan waktu 16 detik, cari daerahyang mempunyai kadar air merata.

2. Ambil bacaan 64 detik sebanyak 8 kali pada kedalaman yang dipilih.

3. Hitung kadar lengasnya dengan persamaan kalibrasi yang telah ditentukan.4. Penentuan efek permukaan :

a. Setelah lapisan tanah di permukaan dihilangkan 5 cm baca 16 detiksebanyak 3 kali. Ambil rata-ratanya dan berapa rasionya terhadap nilaibacaan pada kedalaman untuk kalibrasi.

b. Hilangkan setebal 10 cm lagi dan lakukan pembacaan seperti di atas.c. Hilangkan setebal 10 cm berikutnya dan lakukan pembacaan seperti di

atas.d. Nilai rasio yang terakhir ini yang digunakan untuk mengkoreksi bacaan

pada kedalaman 10 cm.5. Ambil contoh tanah utuh pada kedalaman standart untuk kalibrasi sebanyak 5

contoh.

6. Tentukan kadar air gravimetrik darisampel yang diambil dan cari rata-ratanya.


6/32

7. Bandingkan hasil penentuan dengan Neutron Probe dan hasil penentuan secaragravimetrik.

Perhitungan perubahan kadar lengas

1. Hitung total kandungan lengas dalam profil tanah dalam satuan (mm) dari duainterval waktu pengamatan.

2. Bandingkan dari hasil pengukuran dari dua waktu pengamatan tersebut.3. Gambar perubahan profil lengas yang telah diamati.

3. TEKNIK RESISTENSI ELEKTRIK (GYPSUM BLOCK)

Pendahuluan

Berbagai usaha untuk mempelajari permasalahan penggunaan air oleh tanaman

secara langsung, hanya dapat terlaksana dengan baik jika cukup data kadar air tanah.Data tersebut untuk melengkapi data pengukuran curah hujan dan evapotranspirasi.Bila data pengukuran kadar air yang diperlukan jumlahnya sedikit, maka dapatdilakukan dengan metode gravimetrik. Tetapi diperlukan data yang lebih rinci,pengukuran kadar air perlu dilakukan secara interval waktu dan dalam periode yangcukup panjang. Dalam hal ini maka metode gravimetrik tidak mungkin dapatmendukung,karena metode ini memakan waktu dan tidak mungkin pengambilancontoh tanah dilakukan berulang-ulang dalam satu tempat.

Untuk mengatasi masalah ini, maka teknik resistensi elektrik (electricalresistance) dapat diterapkan. Keuntungannya unit resistensi dapat ditanam padaberbagai kedalaman sesuai dengan keperluan dan resistensi elektriknya dapat dibaca

dengan cepat, dapat dibaca secara berulang-ulang dalam satu tempat dalam intervalwaktu yang diperlukan. Kelemahan teknik ini sangat dipengaruhi oleh kadar garamdalam larutan tanah dan diperlukan kalibrasi untuk menanggulangi pengaruhhisterisis tanah.

Alat dan Bahan

1. Dua buah elektroda (kasa stainless steel 14 mesh)- Elektroda dalam (65 x 12 mm dengan salah satu ujung ada 3 serat

menonjol sepanjang 12 mm)- Elektroda luar (65 x 40 mm dengan salah satu ujung ada 3 serat

menonjol sepanjang 12 mm)2. Kabel dobel3. Konektor (diameter 5 mm)4. Kain nilon tipis (panjang 150 mm lebar 75 mm)5. Lem Araldite6. Timbangan7. Oven8. Alat ukur resistensi listrik

Cara Kerja

A. Pembuatan unit resistensi nylon


7/32

1. Potong elektroda sesuai ukuran dan sambung bagian ujung yang menonjol

dengan kabel melalui konektor.2. Isi ujung-ujung konektor dengan lem araldite, ini untuk memperkuat

sambungan dan untuk mengisolir sambungan dari air.

3.Tunggu sampai lem mengeras (lebih kurang jam).4. Bungkus elektroda bagian dalam secara kuat dengan kain nylon sehinggamasing-masing sisi elektroda terbungkus kain 5 kali. Pada ujung-ujungelektroda terdapat kelebihan kain sepanjang 5 mm.

5. Letakkan elektroda bagian dalam yang telah terbungkus kain nylon di tengahelektroda luar. Bungkusan elektroda luar menyelimuti elektroda dalam(elektroda dalam sebagai pusatnya).

6. Beri tekanan 30 MN/m2 (2 ton/inci2) dengan alat press hidrolik pada unitresistensi tersebut, maksudnya agar kontak antar elektroda dan nylon menjadilebih sempurna.

B.

Pembuatan unit resistensi gypsum blok

1. Setelah membuat unit resistensi nylon sesuai tahapan 1-6 (A).2. Siapkan potongan tabung PVC diameter 1 panjang 10 cm dan tutup bagian

ujungnya dengan penutup karet.3. Letakkan unit resistensi nylon di tengah-tengah tabung (bagian ujung bawah

dan samping tidak menempel tabung PVC).4. Campur 44 gram Calsium Sulfat (Plaster of Paris) dengan 36 ml air. Aduk hingga

rata sampai membentuk pasta.5. Masukkan pasta tersebut ke dalam tabung PVC yang dalamnya telah ada unit

resistensinya. Dan tunggu sampai mengeras atau mengering (> jam).

6.

Setelah kering dan keras, keluarkan gypsum blok dari dalam tabung PVC.

C. Kalibrasi unit resistensi

1. Beri tanda atau kode pada kabel untuk masing-masing unit resistensi.2. Siapkan kotak kosong yang kira-kira cukup berisi 1 kg tanah, timbang beserta

unit resistensinya.3. Siapkan tanah kira-kira cukup untuk mengisi kotak. Basahi tanah tersebut

dengan air pada tempat lain.4. Masukkan tanah basah tersebut ke dalam kotak dan benamkan unit resistensi

di dalam tanah.5. Tunggu beberapa saat agar mencapai kesetimbangan.6. Ukur resistensi elektrik (R) dan timbang kotak dan isinya.7. Ukur secara periodik sesuai dengan proses penurunan kadar air tanah. Buat

pasangan bacaan resistensi dan berat kotak + isinya.8. Setelah bacaan terakhir, keluarkan tanah dari dalam kotak dan tentukan kadar

airnya.

D. Perhitungan kadar lengas tanah

Berat kotak + unit resistensi = kotakW


8/32

Kadar air sampel =akhirM

Berat kotak + unit + tanah basah =akhir

W

Maka, berat kering tanah dalam kotak

1MWWW akhirkotakakhirtanah

Sehingga, kadar air tanah pada saat pembacaan resistensi dapat dihitung :

Dimana :

Wn = berat kotak + unit + tanah pada saat pembacaan ke (n).

D. Penggunaan di lapangan

1. Tanam unit gypsum blok dalam tanah pada kedalaman yang diperlukan.2. Beri kode atau catatan pada masing-masing unit gypsum blok.3. Ukur resistensi elektrik pada tiap interval pengamatan dengan alat ukur

resistensi.4. Tentukan kadar lengas tanah sesuai hasil bacaan resistensi dengan

menggunakan kalibrasi yang telah dibuat sebelumnya.

4. DENGAN THETA PROBE (ML.2x)

1. Pendahuluan

Kadar air tanah atau lengas tanah yaitu banyaknya air yang ada dalamruang pori tanah yang ditahan oleh berbagai potensial. Pengukurannya dapatmenggunakan berbagai metode/alat baik secara langsung maupun tidak langsung,

yaitu : gravimetrik, neutron probe, tethaprobe, profileprobe, gypsum block, capacitanceprobe dan tensiometer. Modul ini akan menjelaskan cara pengukuran kadar air tanahdengan alat Tetha Probe type ML2x dan Profile Probe type PR2/4. Pencatatan datapengukuran dapat menggunakan Moisture Meter type HH2 dan Soil Moisture Loggertype DL6. Output hasil pengukuran dapat dibaca dan diolah dengan PC menggunakanbantuan perangkat lunak DL6-SW1 dan HH2Read.

2. Moisture Meter Tipe HH2

tanahtanahkotakn WWWWMn


9/32

HH2 meter ini dapat dihubungkan dengan berbagai jenis sensor analog,yaitu : ML 1, ML 2, ML 2x, PR1, PR2, EQ2. Meter ini mensuplai arus ke sensor yangdigunakan dan mengukur voltase signal yang kembali. Tampilannya langsung dalammV dan atau dikonversi ke dalam unit lain tergantung sensor yang digunakan daninformasi yang tersedia. HH2 meter mengkonversi bacaan mV menjadi unit kadar

lengas dengan menggunakan tabel konversi dan parameter spesifik tanah. Untukmenghemat baya batery, meter akan mati displaynya secara otomatis bila dalam waktu1 menit tidak digunakan, untuk membangunkannya kembali tekan 1x tombol Esc.Bila tombol Escditekan lagi meter baru akan mati

Gambar 1.2. Moisture Meter tipe HH2

2.1. Cara Setup HH2 Meter

1. Hidupkan HH2 meter dengan menekan tombol Esc.2. Pengaturan data. Untuk melihat menu ini pilih Option, Data kemudian atur

masing-masing (Plot ID, Sample, Device ID, Root Depth, Sensor Depth).3. Plot ID (identitas plot yang diukur). Anda dapat melabel setiap lokasi

pengukuran dengan Plot ID. Pilihannya : AZ dan defaultnya A. Tekan Escpilih Option,Data,Plot ID. Tekan Set-Option-Data-Set-Plot ID-Set pilih apalabelnya - Set-Scroll bawah .

4. Sample, nomor sampel secara otomatis ditandai secara urut setiap pembacaanyang disimpan. Nomornya : 1 sampai 2000, defaultnya 1. Pilih Option, Data,Sample. Tekan Set-Option-Data-Set-Sample-Set pilih apa labelnya Set-Scroll bawah.

5. Device ID, anda dapat menomori bacaan dengan Device ID. Pilihannya : 0sampai 255 dan defaultnya 0. Pilih Option, Data, Device ID. Tekan : Set-Option-Data-Set-Device ID-Setpilih apa nomornyaSet-Scroll bawah.

6. Root Depth, ini sangat diperlukan bila menginginkan mengetahui kondisi defisitlengas tanah. Pilihannya : 0 sampai 9950 mm defaultnya 0. Pilih Option, Data,


10/32

Root Depth. Tekan : Set-Option-Data-Set-Root Depth-Set pilih angka yangsesuaiSet-Scroll bawah.

7. Sensor Depth, bacaan dapat diberi label sesuai dengan kedalaman tanah.Pilihannya : 0 sampai 9950 mm defaultnya 0. Pilih Option, Data, SensorDepth. Tekan : Set-Option-Data-Set-Sensor Depth-Setpilih angka yang sesuai

Set-Escuntuk kembali ke menu utama.8. Device, ini untuk memilih alat ukur apa yang digunakan. Option-Data-Scrollbawah-Device-Setpilih ML2 atau PR2Set- Escuntuk kembali menu Option.

9. Soil Type, jenis tanah yang digunakan untuk perhitungan bacaan. Pilihannya :Mineral, Organic, Soil 1, Soil 2,....... Soil 5 defaultnya Mineral. Setup dalam HH2meter hanya untuk tanah Mineral dan Organik, tanah yang lain dapat dapatdiformat menggunakan Soil Set-Up (tersedia sampai 5 jenis tanah). Pilih :Option, Soil Typepilih Mineral atau Organic. Tekan : Scroll bawahpada menuOptionsampai Soil TypeSetpilih jenis tanahSetEscuntuk kembalike menu utama.

10.Soil Set-Up, digunakan untuk mendefinisikan secara empiris dari parametertanah (a0 & a1) untuk mengkonversi permitivity (mV) menjadi bacaan kadar

lengas. Juga digunakan untuk mendefinisikan kapasitas lapang, yangdiperlukan untuk pembacaan defisit lengas tanah. Untuk tanah standart :Mineral (a0 = 1.6 dan a1 = 8.4) dan Organik (a0 = 1.3 dan a1 = 7.7). Untuktanah lain tersedia pilihan : a0 = -49.950.0 defaultnya 1.0 dan a1 = 0.150.0defaultnya 7.0. Pilih : Option, Soil Set-Updan pilih salah satu Soil 1 sampaiSoil 5. Isikan nilai a0 dan a1 dengan Scroll bawah/atas dan akhiri dengantombol Set.

11.Field Capasity, definisikan nilai kapasitas lapang untuk penghitungan defisitlengas tanah. Pilihan tersedia : 01 m3m-3defaultnya 0.38. Tekan Setuntukmemilih Option, Soil Set-Up menu Soil names pilih One Set pilihCapasitypilih nilainya dengan ScrollSet.

12.Display Unit, pilih unit yang digunakan dalam pengukuran baik yangditampilkan atau yang tersimpan.

13.Date and Time, agar saat pembacaan dapat diketahui dengan pasti.14.Status, Mem (satus memori yang terpakai), Batt (umur batery yang tersisa),

Reading# (jumlah bacaan yang ada dalam memori HH2).15.Remote, pilih Option, Remoteuntuk menghubungkan dengan PC.

2.2. Cara Install Software HH2Read pada PC

1. HH2Read dapat bekerja pada Windows 95 sampai XP

2. Masukkan CD HH2Read dalam cd-drive.3. Jika autorun dapat bekerja, maka PC akan langsung membaca dan

menginstalnya.4. Jika tidak, dari menu Start pilih Settings, Control Panel.5. Dalam Control Panel pilih Add/Remove Programs6. Dalam Add/Remove Programs, Properties pilih tab Install/Uninstall.7. Klik Install dan ikuti petunjuk dalam layar, maka software akan terinstall dalam

PC.8. Install juga Excel add-in yang disebut Dataset Import Wizard.

3. Pengukuran Kadar Lengas dengan Theta Probe Tipe ML2x


11/32

Theta probe tipe ML-1, ML-2 dan ML-2x adalah alat ukur kadar air volumetrik (v)dengan dasar respon terhadap perubahan konstanta dielektrik dari tanah kondisilembab. Perubahan tersebut dikonversi menjadi voltase DC dalam mV, kemudiandikonversi menjadi kadar lengas dalam HH2 moisture meter dengan menggunakan

tabel linierisasi dan parameter-parameter tipe tanah. Kadar lengas tanah volumetrikadalah rasio antara volume air yang ada dan total volume sampel dan diekspresikansebagai persentase (% vol) atau rasio (m3.m-3).

Gambar 1.3. Theta Probe tipe ML2x

3.1. Cara Pembacaan Theta Probe ML2x

1. Setel Device menjadi ML2

2. Pilih kode plot (Plot ID) A sampai Z, kode alat (Device ID) yaitu 0 sampai 255,kedalaman perakaran (Root Depth) nilainya dari 0 sampai 9950 dan kedalamansensor (Sensor Depth) nilainya dari 0 sampai 9999 mm.

3. Masukkan data kapasitas lapangan (Field Capacity) dalam menu Soil Set-Upbila diinginkan perhitungan defisit lengas tanah.

4. Pilih nomor sampel (Sample) yaitu 0 sampai 2000, selanjutnya akan membuaturutan nomor secara otomatis.

5. Pilih nilai dan unit bacaan ML2x yang akan ditampilkan (Display) dan disimpan(m3.m-3; %vol)

6. Setel tanggal dan jam (Date and Time).7. Kemudian hubungkan Sensor ML2x dengan HH2.


12/32

8. Tekan tombol Read, bila berhasil, meter akan menampilkan bacaan :

9. Tekan tombol Store untuk menyimpan data, kemudian tekan Esc untukmelanjutkan bacaan berikutnya.

10.Tekan tombol Readlagi untuk bacaan berikutnya.

3.2. Upload Data ke PC

1. Hubungkan HH2-meter dengan PC dengan kabel RS232 melalui port COM1atau COM2.

2. Dari menu Options dalam HH2 meter pilih Remotekemudian tekan tombol Set.3. Jalankan HH2Read pada PC, tampilan layarnya sebagai berikut :4. Pilih perintah Retrieveuntuk mengeluarkan data yang tersimpan dalam HH2

meter.5. Data yang tersimpan dalam PC dalam bentuk file format terpisahkan koma (.

CSV) dan dapat dibuka dalam Microsoft Excel melalui Dataset Import Wizard.

3.3. Ringkasan Opsi untuk Theta Probe ML2x

Menu Kerjanya, Catatan, Cetak tebal (default)

Data

Plot Id Tentukan label plot (A. Z)

Sample Tentukan nomor sampel (1. 2000)


13/32

Device Id Tentukan ID alat (0. 255)

Root Depth Tentukan kedalaman akar (0.. 9950mm)

Sensor Depth Tentukan kedalaman sensor (0.. 9999 mm)

Erase No (cancels aksi), Yes (menghapus semua data yang tersimpandalam memori)

Device Pilih alat yang digunakan untuk pembacaan, pilihannya : ML1,ML2, EQ1, EQ2, PR1, PR1-special, EC2, WET

Soil Type Tipe tanah yang diukur, pilihannya : Organic, Mineral, Soil 1 .5

Soil Set-Up Tentukan karakter dari berbagai tipe tanah

Organic Tentukan kapasitas lapangan untuk tanah organic 0 .. 38 ..

100%vol

Mineral Tentukan kapasitas lapangan untuk tanah Mineral 0 ..38 ..100%vol

Soil 1 5

a0 Tentukan ao untuk tanah 1 n, -49.4 1.0 50.0

a1 Tentukan a1 untuk tanah 1 n, 0.1 7.0 50.0

Capacity Tentukan kapasitas lapangan tanah 1 n, 0 0.38 1 m3 m-3

Display Pilih nilai dan unit untuk penampilan, pilihannya : m3 m-3,%vol, mmDef, mV, mmDef + m3 m-3, mm def + %vol, m3 m-3 +mV, %vol + mV, mm def + mV

Date and Time Penampilan dan untuk set tanggal dan jam

Set Date Tampilan tanggal

Set Jam Tampilan jam

Status Tampilan informasi status

Resources Tampilan sumber informasi

Versions Tampilan versi

Remote Koneksi dengan layar PC

3.4. Display Unit

Unit Keterangan

m3m-3 kadar lengas volumetrik dalam meter kubik air per meter


14/32

kubik tanah

%Vol kadar air volumetrik sebagai persentase

mm Defisit defisit lengas tanah dalam mm

mV sensor output dalam milivolt

mm Deficit + m3m-3 defisit lengas tanah dalam mm dan kadar air volumetrikdalam m3m-3

mm Defisit + %vol defisit lengas tanah dalam mm dan kadar air volumetrikdalam %vol

m3m-3+ mV kadar air volumetrik dalam m3m-3 dan sensor output dalammilivolt

%vol + mV kadar air dalam persentase dan sensor output dalam milivolt

mm Deficit + mV defisit lengas tanah dalam mm dan output sensor dalammilivolt


15/32

Materi-2

PENGUKURAN INFILTRASI

1.PENDAHULUAN

Bila air ditambahkan ke permukaan tanah baik melalui hujan atau irigasi,sebagian akan masuk ke dalam tanah dan sebagian yang tidak bisa masuk akan

mengalir di permukaan. Infiltrasi adalah proses masuknya air ke dalam tanah,biasanya dengan aliran ke bawah melalui seluruh atau sebagian permukaan tanah.Laju proses ini sesuai dengan laju penambahan air dan akan menentukan banyaknyaair yang masuk ke dalam mintakat perakaran serta banyaknya kemungkinan runoff.Sehingga laju infiltrasi tidak hanya mempengaruhi ketersediaan air bagi tanaman tetapi

juga besarnya limpasan permukaan yang dikenal sebagai penyebab erosi tanah.

Laju infiltrasi didefinisikan sebagai volume aliran (flux) air yang mengalir kedalam profil per unit luas permukaan tanah. Bila suatu saat air mulai menggenang dipermukaan tanah berarti laju penambahan air di permukaan tanah telah melampauilaju infiltrasi tertinggi. Laju infiltrasi maksimum ini dinamakan kapasitas infiltrasi atauinfiltrability. Laju infiltrasi dengan intensitas pemberian air yang konstan dan kontinyu

(baik dari hujan maupun irigasi sprinkler) umumnya konstan di awal proses kemudianmenurun dan akhirnya mencapai laju yang relatif konstan. Kapasitas infiltrasi ataulaju infiltrasi maksimum tergantung dari beberapa faktor, yaitu : waktu, kadar air awal,daya hantar air jenuh, keadaan permukaan tanah dan ada tidaknya lapisan kedap.

2. METODE RING GANDA

Alat dan Bahan

1. Ring ganda

2. Alat pemukul3. Stopwatch4. Plastik5. Penggaris6. Embar/Galon/Tandon air7. Air

Cara Kerja

1. Bersihkan permukaan tanah yang akan diukur infiltrasinya.

2. Pasanglah silinder ganda dengan menancapkan masuk sekitar 10 cm ke dalamtanah, permukaan silinder dijaga agar tetap rata.


16/32

3. Tutuplah permukaan tanah di dalam silinder /ring yang kecil dengan lembaranplastik agar tidak rusak saat ditungi air.

4. Isilah ruangan diantara ring besar dan kecil dengan air sampai ketinggian 1 cmdari bibir ring bagian atas.

5.

Isilah ring kecil dengan air secara hati-hati sampai tinggi permukaan air samadengan yang di bagian luar.

6. Mulai pengukuran dengan menarik lembaran plastik dari dalam ring kecil danbersamaan menghidupkan stopwatch dan juga mencatat tinggi permukaan padaawal pembacaan.

7. Amati dan catat tinggi permukaan air dalam ring kecil setiap 1 menit (tergantungdari cepat atau lambatnya penurunan muka air dalam ring).

8. Permukaan air dalam ring ini dapat dipertahankan dengan dua cara :

a Menambahkan air dengan cepat apabila permukaan air sudah menurun padatinggi tertentu untuk mengembalikan ke ketinggian semula.

Gambar 2.1. Ring ganda metodefalling head

b Mempertahankan permukaan air selalu tetap, misalnya ada tandon air yang

dihubungkan dengan slang plastik yang ujungnya diatur pada kedalaman tertentudari permukaan air (metode constant head)


17/32

Gambar 2.2. Ring ganda metode constant head

3. METODE BALON PLASTIK

Prinsip Metode Balon Plastik

Laju infiltrasi pada tanah tergenang seperti contohnya pada lahan tanamanpadi sawah, dapat diukur dengan menggunakan metode balon plastik. Air yang keluardari balon plastik dan masuk ke dalam tanah pada satuan waktu tertentu, merupakanlaju infiltrasi pada tanah tergenang tersebut. Air dalam balon plastik sebelumnya telahdiketahui volumenya.

Alat dan Bahan

1. Balon plastik

2. Gelas ukur

3. Timbangan

4. Selang

5. Kaleng bekas cat (dipotong dan dilubangi 2)

6. Klem selang

7. Air

8. Alat penunjuk waktu


18/32

Gambar 2.3. Kaleng dan balon plastik

Cara Kerja

1. Pasang kaleng secara tegak (bagian yang tertutup ada di atas) sampai terbenamair genangan dan udara dalam kaleng keluar, sehingga ada kontak antara air

dalam kaleng dengan air dari balon.

2. Sambungkan lubang pada kaleng dan balon plastik dengan menggunakanselang plastik, sehingga air dari balon plastik akan dapat keluar melalui selangtersebut.

3. Catat waktu mulai pengukuran.

4. Setelah tepat pada waktu yang diingikan, lepaskan sambungan balon plastikdan ukur volume air yang tersisa dalam balon plastik tersebut.

5. Selisih volume air awal dan selesai pengukuran merupakan air yang masuk kedalam tanah dalam satuan waktu yang ditentukan.

Gambar 2.4. Pengukuran infiltrasi metode balon plastik


19/32

Materi-3

PENETAPAN KURVA pF

PENDAHULUAN

Air dalam tanah berada diantara padatan tanah atau matriks tanah, yaitu yangdinamakan ruang pori tanah. Bila kondisi jenuh maka semua pori terisi dengan airdan sebaliknya bila tidak ada air maka dikatakan tanah itu kering.

Ada hubungan antara jumlah air yang ada dalam pori tanah (kadar air tanah)dengan kekuatan ikatan antara air dengan padatan atau matriks tanah (potensialmatriks). Makin banyak air dalam pori tanah (kadar air tinggi) maka kekuatanikatannya makin lemah (potensial matriks rendah) dan sebaliknya. Hubungan inidapat digambarkan dalam sebuah kurva antara potensial matriks yang digambardalam skala logaritmik (sumbu Y) dengan kadar air tanah sebagai sumbu X. Kurva ini

yang disebut dengan kurva pF atau kurva karakteristik penahanan air tanah,bentuknya sangat khas untuk setiap jenis tanah. Oleh karena itu penentuan bentukhubungan ini selalu diperlukan untuk setiap macam contoh tanah.

Kurva ini sangat penting peranannya untuk memberi informasi sifat dan ciritanah tertentu. Kegunaan kurva pF ini antara lain : dapat memberi gambaran

distribusi ukuran pori, batas kapasitas lapangan dan titik layu serta kapasitasmenahan air tersedia bagi tanaman.

ALAT DAN BAHAN

1. Bak perendam sampel2. Kotak pasir (Sand box)3. Kotak kaolin (Kaolin box)4.

Pressure chamber5. Pressure plate(1 bar dan 15 bar)6. Timbangan7. Oven


20/32

Gambar 3.1. Sand box (a)dan Plate pressure (b)

CARA KERJA

a. Persiapan contoh tanah

1. Ambil contoh tanah dari lapangan (contoh utuh/clod dan contoh hancur)

2. Jenuhkan untuk contoh tanah utuh dalam ring, dengan merendam dalam air(jangan sampai permukaan contoh tanah terendam dengan air). Untuk yangbentuk clod jenuhkan di atas bak pasir atau spon basah.

3. Tanda bahwa contoh tanah sudah mencapai kondisi jenuh bila permukaan

contoh tanah tampak semua porinya sudah terisi air.

b. Kesetimbangan pada tekanan di atas -0,3 bar

1. Kesetimbangan pada pF rendah (antara 0 sampai 2.5) dapat dilakukan dengancara menghisap air dari contoh tanah melalui pasir atau kaolin (bak pasir ataubak kaolin).

2. Contoh tanah yang digunakan harus utuh dalam ring atau bentuk clod, karenapenahanan air pada potensial rendah tergantung oleh kondisi pori.

3. Letakkan contoh tanah yang sudah dijenuhkan di atas permukaan pasir/kaolin

dalam bak, kemudian beri hisapan sesuai dengan pF 1, pF 1.5, pF 2 dan pF 2.5.Harus terjadi kontak yang baik antara permukaan dasar contoh tanah denganpasir/kaolin.

4. Pertahankan hisapan tersebut sampai kesetimbangan tercapai (setelah 4 sampai10 hari tergantung tekstur tanahnya).

5. Setelah tercapai kesetimbangan tentukan kadar air pada masing-masinghisapan tersebut.

c. Kesetimbangan pada tekanan di bawah -0,3 bar


21/32

1. Pada tekanan ini dipergunakan piring bertekanan (pressure plate) yangdimasukkan dalam chamber. Contoh tanah yang digunakan contohhancur/biasa.

2. Siapkanpressure plate, rendam dalam air bersih semalam agar semua porinyatidak terisi udara.

3. Ambil contoh tanah hancur sekitar satu sendok makan dan buat pasta.

4. Masukkanplatedalam chamberdan sambung selang untuk pengatusan air keluar, kemudian letakkan ring-ring kecil dari potongan PVC di atasplate.

5. Letakkan pasta tanah dalam ring kecil di atasplate.

6. Tutuplah chamber dengan teliti pasang pengaitnya, kemudian beri aliran gasudara kering sampai pada tekanan 0.03 bar (pF 3) dan 15 bar (pF 4.2).

7. Pertahankan kondisi tekanan gas sesuai pengukuran sampai tercapaikesetimbangan (sekitar 3-5 hari).

8. Setelah setimbang keluarkan contoh tanah dari pressure plate apparatus,kemudian tentukan kadar airnya.

d. Gambar Kurva pF

Gambarlah pada suatu sistem salib sumbu antara logaritma tekanan negatif (pF)pada sumbu y dan kadar air pada tekanan yang bersangkutan pada sumbu x.Kadar air ini sebaiknya dihitung berdasarkan volume (volume air per volume tanah).

e. Rekonstruksi Bak pasir/kaolin

1. Secara periodik harus dilakukan rekonstruksi bak pasir atau bak kaolin, agarhisapannya tetap sempurna.

2. Kontruksi jaringan saluran pengatusan atau drainase, letaknya di bagian dasarbak.

Gambar 3.2. Skema saluran pengatusan

3. Penyusunan lapisan pasir seperti skema berikut :


22/32

Gambar 3.3. Skema konstruksi kotak pasir

4. Penyusunan lapisan kaolin seperti skema berikut :

Gambar 3.4. Skema kontrusi kotak kaolin


23/32

Materi-4

PENGUKURAN DEBIT DENGAN CURRENTMETER (SWOFFER 2100)

A. Cara Pengoperasian

1. Lepas tutup pelindung sensor

BUKA

TUTUPNYA


24/32

2. Pasang ROTOR PROPELLERdengan menggunakan kunci L 1/16. Sekrupada disamping bodi sensor, jangan kencang-kencang hanya pas di leher as.Bila terlalu kencang dapat merusak as atau menyebabkan pecah.

3. Sambungkan kabel ke Swoffer Meter melalui SOCKET, rapatkan konektornya.


25/32

4. Putar switch pada Swoffer Meter ke posisi CALIBRATE. Display akan terbaca186 (untuk unit FPS) atau 610 (untuk unit meter per detik). Pilih unitpengukuran FEET/METERS dengan cara merubah switch di dalam kotakbatery.

SOCKET


26/32

5. Putar switch ke posisi COUNT. Putar propeler dan lihat bacaan pada displaySwoffer Meter, bacaan akan meningkat sesuai dengan banyaknya perputaranpropeler (RPM). Terdapat 4 nilai bacaan pada LCD setiap putaran propeller.

CALIBRATE


27/32

6. Putar switch ke posisi MINIMUM pilihan waktu pengukuran.

7. Tekan dan lepaskan tombol RESETke posisi NOLpada display.

COUNT


28/32

B. PENGUKURAN VELOSITAS

8. Keluarkan batang aluminium (Guide Rod) dari tabung penyimpan, sambungpotongan batang aluminium sesuai kedalaman pengukuran (tiap batangpanjangnya 1 m). Pasang kaki (FOOT) pada ujung salah satu batang dansekrup.

9. Pasang slider dengan lubang untuk kabel menghadap ke atas, eratkan denganmemutar sekrup plastik pada bagian ujung slider.


29/32

10.Pasang sensor (SENSOR WAND) pada SLIDER dan kencangkan dengan sekrupyang ada di bagian samping dengan kunci L.

11.Setel letak slider sesuai dengan kedalaman pengukuran (0,6 x kedalamanaliran) dari dasar aliran (FOOT), dengan cara naik dan turunkan sliderkemudian dieratkan kembali.

12.Pasang tutup (TOP CAP & POINTER) di bagian atas batang pembantu (GUIDEROT), arahkan POINTER searah dengan arah SENSOR + PROPELLER.


30/32

13.Masukkan SENSOR + PROPELLER ke dalam aliran air dan arahkan tegaklurus dengan arah aliran air.

14.Tekan tombol START, maka pengukuran akan mulai bekerja.15.Kecepatan aliran air akan terbaca pada Swoffer Meter, data yang tercatat

pada LCD merupakan rata-rata hasil pengukuran sesuai dengan waktupembacaan

Waktu : Min = 1,5 detik

Med = 6,0 detik

Max = 30,0 detik

16.Untuk mengulangi bacaan, awali dengan tekan dan lepaskan tombol RESETagar bacaan kembali ke posisi NOL.

C. Perhitungan Rata-rata Velositas Secara Vertikal

Current meter mengukur kecepatan aliran (velositas) pada tiap titik di dalamsegmen bidang penampang melintang aliran. Pengukuran debit memerlukanperhitungan rata-rata kecepatan aliran dari masing-masing titik pengukuran didalammasing-masing segmen. Kecepatan aliran rata-rata dalam segmen penampangmelintang aliran secara tegak dapat didekati dengan membuat pengukuran padaberbagai kedalaman. Current meter tidak dapat digunakan mengukur pada titik dekat

dasar aliran air, minimal harus berjarak 0,5 feet(15 cm). Berikut berbagai metodeperhitungan debit rata-rata secara vertikal.

1. Vertical velocity curve method

Metode ini , dilakukan dalam satu seri pengukuran dimulai dari permukaanair sampai dasar aliran dengan interval kedalaman di antara 0,1 sampai 0,9 dari totalkedalaman. Observasi selalu diambil pada 0,2; 0,6 dan 0,8 kedalaman aliran.Kemudian hasilnya di plot dalam kurva hubungan antara velositas dan prosenkedalaman, sehingga dapat dihasilkan koefisien standart velositas secara vertikal.

2. Two-Point method

Metode ini menggunakan pengukuran velositas pada 0,2 dan 0,8 kedalaman dibawah permukaan. Rata-rata dari dua pengukuran ini merupakan velositas rata-ratasecara vertikal. Metode ini sering digunakan oleh US Geological Survey danmemberikan hasil yang akurat dan konsisten. Metode dua titik ini biasanya beradadalam kisaran 1% nilai rata-rata kebenaran rata-rata velositas secara vertikal.

3. Six-Tenths Depth Method

Metode ini memakai pendekatan bahwa pengukuran pada titik 0,6 kedalaman

sebagai nilai rata-rata velositas secara vertikal. Ini sangat cocok bila digunakan pada


31/32

aliran yang tinggi muka air (stage) nya cepat berubah dan pengukuran harus dilakukandengan cepat.

4. Three-Point Method

Metode ini merupakan kombinasi antara metode dua titik (two-point method)dan 0,6 x kedalaman (six-tenths depth methods) dan menggunakan pengukuranvelositas 0,2; 0,6 dan 0,8 kedalaman. Rata-rata velositas dihitung dengan rumus :

V rata-rata= (V 0,2+ V 0,8)/4 + (V 0,6)/2

Metode memberikan penekanan pada titik pengukuran 0,2 dan 0,8 kedalaman, cara inibiasanya hasilnya kurang reliabel.

5. Two-tenths Depth Method

Metode ini mengukur velositas pada titik 0,2 x kedalaman. Hasil pengukuran

cara ini paling tidak reliabel dibandingkan metode two-point atau six-tenths depthmethods. Tetapi digunakan pada situasi yang tidak memungkinkan untuk pengukuran0,6 atau 0,8 x kedalaman.

6. Subsurface Velocity Method

Pengukuran dalam metode ini dilakukan acak di bawah permukaan air .Kedalaman pengukuran minimal 2 feet(0,61m) di bawah permukaan air. Metode iniditrapkan bila kedalaman air tidak dapat ditentukan dengan tepat.

7. Surface Velocity MethodPada kanal alami digunakan koefisien velositas 0,85 atau 0,86 untuk

menghitung velositas rata-rata. Sedang pada kanal halus digunakan koefisien 0,90.

8. Five-Point Method

Observasi dilakukan pada titik 0,2; 0,6 dan 0,8 kedalaman di bawahpermukaan air. Juga dilakukan observasi pada dekat permukaan air dan didasaraliran. Velositas rata-rata dihitung dengan rumus :

V rata-rata= 0,1(V permukaan+ 3V 0,2+ 3V 0,6+ 2V 0,8+ V dasar)

9. Six-Point Method

Observasi dilakukan pada titik-titik 0,2; 0,4; 0,6 dan 0,8 kedalaman di bawahpermukaan air, dan ditambah pula pengukuran pada dekat permukaan dan di dasaraliran. Velositas rata-rata dihitung dengan rumus :

V rata-rata= 0,1(V permukaan+ 2V 0,2+ 2V 0,4+ 2V 0,6+ 2V 0,8+ Vdasar)


32/32

Gambar 4.1. Titik lokasi pengukuran

panduan pengukuran kadar air, infiltrasi, kurva pf.pdf

Documents