LAPORAN PRAKTIKUM
DASAR – DASAR ILMU TANAH
“KONDUKTIVITAS HIDROLIKA TANAH JENUH”
Disusun oleh :
Nama : HENGKI HARIADI
NPM : E1D011056
Dosen :Ir. Hasanudin
Co-Ass : ATRI PUSPITAJAYANTI
ENDRI GUNAWAN
LABORATORIUM ILMU TANAH
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS BENGKULU
2012
BAB I
PEBDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Konduktivitas hidrolika tanah jenuh merupakan kemampuan tanah untuk melewatkan air. Kemampuan ini berlaku pada dua kondisi, yaitu pada saat pori-pori terisi oleh air (tanah jenuh) dan ketika hanya sebagian pori-pori yang terisi oleh air (tanah tak jenuh). Dalam hal ini, laju hidrolika tanah jenuh (K-sat) selalu lebih tinggi dari laju konduktivitas tanah tak jenuh (K-unsa). Hal ini disebabkan oleh dua factor utama, pertama pada tanah jenuh pengaruh gaya gravitasi jauh lebih dominan dibandingkan pada tanah tak jenuh. Kedua, ukuran pori-pori sebagai media K-satjauh lebih besar dari ukuran pori-pori untuk K-unsat.
Penetapan K-sat sangat penting dalam memprediksi dan mengevaluasi berbagai proses yang berkaitan dengan pengolahan tanah dan air. Di sektor pertanian dan kehutanan, nilai K-sat suatu jenis tanah dapat digunakan untuk mengevaluasi mudah tidaknya tanah tersebut menghasilkan aliran permukaan ( run off ) atau tergenang kalau turun hujan. Bila nilai K-sat lebih rendah dari intensitas hujan maka tanah tersebut cenderung akian mengalami run off dan tererosi bila lahannya miring dan tergenang, bila lahannya datar atau cekung.pengukuran K-sat juga penting dalam menentukan laju kehilangan air dari tubuh tanah melalui perembesan, seperti yang ditemui pada saluran irigasi dan petakan-petakan sawah. Oleh karena itu penetapan K-sat sangat penting dilakukan di daerah-daerah tropis yang memiliki curah hujan yang sangat tinggi.
Konduktivitas hidrolika tanah jenuh ( K-sat ) pada prinsipnya ditetapkan dengan menggunakan tinggi genangan yang tetap, yang lebih dikenal sebagai Constant Head Method ( Klute and Ditkson, 1986 ). Lawan dari prinsip tersebut adalah Falling Head Method, dimana permukaan air didalam alat pengukurandibiarkan turun pada saat pengukuran K-sat berlangsung. Nilai K-sat dihitung berdasarkandua pendekatan : ( i ) di lapangan, dengan menghitung jumlah air yang masuk ke profil tanah persatuan waktu, dan ( ii ) di laboratorium, dengan cara menghitung jumlah air yang keluar dari contoh tanah persatuan waktu.
Penetapan K-sat dapat dilakukan secara langsung di lapangan, atau di laboratorium dengan menggunakan contoh tanah utuh. Beberapa metode yang sudah dikenal dalam mengukur K-sat di lapangan anatara lain adalah dengan menggunakan Guelph Permeameter dan Disc Permeameter. Pengukuran K-sat dengan Guelph Permeameter ( dikembangkan di Kanada ) merupakan prinsip Falling Head, sedangkan Disc Permeameter ( dikembangkan di Australia ) merupakan prinsip Constant Head.
Pengukuran K-sat di laboratorium umunya dengan pengambilan contoh tanah utuh dengan menggunakan ring sampel yang terbuat dari tenbaga atau stenless. Dengan demikian, contoh tanah yang digunakan untuk penetapan K,-sat dapt pula digunakan untuk menetapkan sifat-sifat fisik yang lain, seperti berat volume, porositas, serta kadar legas tanah jenuh dan kapasitas lapangan. Selanjutnya pengukuran pada contoh tanah utuh tersebut dapat menerapkan salah satu dari dua metode diatas Guelph Permeameter dan Disc Permeameter.
1.2 Tujuan
1. Mahasiswa dapat mengetahui tatcara pengukuran laju konduktivitas hidrolika tanah jenuh.
2. Menetapkan laju konduktivitas hidrolika berbagai contoh tanah dalam keadaan jenuh.
3. Membandingkan laju konduktivitas hidrolika dari beberapa contoh tanah yang digunakan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Konduktivitas hidrolika tanah jenuh ( K-sat ) pada prinsipnya ditetapkan dengan menggunakan tinggi genangan yang tetap, yang lebih dikenal sebagai Constant Head Method ( Klute and Ditkson, 1986 ). Lawan dari prinsip tersebut adalah Falling Head Method, dimana permukaan air didalam alat pengukurandibiarkan turun pada saat pengukuran K-sat berlangsung. Nilai K-sat dihitung berdasarkandua pendekatan : ( i ) di lapangan, dengan menghitung jumlah air yang masuk ke profil tanah persatuan waktu, dan ( ii ) di laboratorium, dengan cara menghitung jumlah air yang keluar dari contoh tanah persatuan waktu.
Sifat hidrolika tanah mempengaruhi perilaku aliran air dalam tanah, sifat hidrolika tanah tidak jenuh pada dasarnya digambarkan oleh konduktivitas hidrolika dan kurva retensi tanah, konduktivitas hidrolika menggambarkan kemampuan tanah mengalirkan air sedangkan kurva retensi air tanah menggambarkan kemampuan tanah menyimpan air (Klute 1986).
Menurut Hillel (1998) Konduktivitas hidrolika (K) adalah rasio fluks dengan gradien potensial, konduktivitas hidrolika ada dua yaitu konduktivitas hidrolika tanah jenuh (Ks) dan konduktivitas hidrolika tidak jenuh K(). Dalam tanah jenuh dengan struktur yang mantap atau dalam media berpori yang kaku seperti pasir, konduktivitas hidrolika tanah mendekati konstan, nilainya berkisar antara 10-4 sampai 10-6 meter/detik untuk tanah berpasir dan 10-6 sampai 10-9 meter/detik untuk tanah berliat. Perbedaan paling penting antara aliran jenuh dan tidak jenuh adalah konduktivitas hidrolikanya, ketika tanah jenuh hampir semua pori tanah terisi, aliran air terus terjadi dan konduktivitas bernilai maksimal, ketika tanah tidak jenuh beberapa pori terisi oleh udara dan aliran air berkurang, selanjutnya pori yang kosong oleh air tegangannya meningkat dan lebih konduktif.
( Klute dan Dirksen 1986). Penetapan Ks di lapangan juga menggunakan prinsip hukum Darcy, metode yang digunakan diantaranya adalah metode auger hole dan metode piezometer (Departemen Pertanian 2006 ). Penetapan konduktivitas tanah tidak jenuh (K-sat) dapat ditentukan menggunakan metode laboratorium ( Prediksi ). dengan menggunakan model retensi air tanah dan pengukuran in situ di lapangan, Ada beberapa cara penentuan (K-sat)di lapangan, antara lain:
a) Metode fluks berubah (unsteady drainage flux atau instantaneous profile method), yaitu dengan pengukuran kadar air tanah pada kedalaman dan waktu tertentu secara periodik dan potensial matriks di kedalaman dan waktu tertentu secara periodik.
b) Metode fluks tetap (steady flux method) yang kontras dengan metode sebelumnya yang mana aliran air ke bawah dihitung dengan menggunakan hukum kekekalan massa sebagai keberlangsungan pengairan (Green et al. 1986).
Konduktivitas hidrolika sangat dipengaruhi oleh struktur dan tekstur, nilainya meningkat jika tanah mempunyai pori yang besar, mempunyai retakan dan beragregat. Konduktivitas hidrolika tidak hanya dipengaruhi oleh porositas total akan tetapi juga oleh ukuran pori , sebagai contoh tanah berpasir mempunyai pori yang besar mempunyai konduktivitas yang lebih besar dibanding tanah berliat yang mempunyai pori yang kecil, walaupun porositas total tanah berliat lebih besar dibanding tanah berpasir. Retakan, lubang cacing dan saluran akar yang membusuk yang ada di tanah berdampak terhadap aliran air dengan cara yang berbeda, tergantung arah dan kondisi proses aliran. Konduktivitas hidrolika bukan satu-satunya kekhasan tanah, lebih dari itu tergantung oleh gabungan sifat tanah dan cairannya. Karakteristik tanah yang mempengaruhi K adalah porositas total, distribusi ukuran pori dan tourtoisity dan geometri pori tanah. Karakteristik cairan yang mempengaruhi K adalah density dan viskositas (Hillel 1998).
Hubungan antara kadar air tanah dan potensial matriks adalah bagian dasar dari sifat hidrolika tanah, Fungsi tersebut biasanya diukur secara eksperimen dan digambarkan dalam sebuah kurva dalam literatur hubungan tersebut dikenal dengan berbagai nama mencakup fungsi retensi air, karakteristik kelembaban tanah dan kurva pF. Fungsi tersebut mengacu kepada faktor kapasitas yaitu kadar air dan faktor intensitas yaitu energi dalam air (Klute 1986) . Penetapan kurva retensi air tanah bisa didapat dengan metode langsung dan tidak langsung, metode langsung dilakukan di lapangan yaitu dengan mengukur kadar air di lapangan pada berbagai potensial matriks dengan menggunakan tensiometer sedangkan
metode laboratorium menggunakan pressure plate apparatus dimana tanah diberikan tekanan tertentu (misal pF 1,0; pF 2,0 pF 2,54 dan pF 4,2) menggunakan alat tersebut dan dihitung kadar airnya (Departemen Pertanian 2006).
BAB III
METODELOGI
3.1 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada kegiatan praktikum kali ini adalah :
Alat :
1. Stopwatch
2. Gelas Ukur 100 mm
3. Gelas Ukur 10 mm
4. Corong
5. Timbangan
6. Slang Saluran Air
7. Bak air
8. Alat Mencata
9. Kalkulator
Bahan :
1. Tanah Utuh
2. Kain Kasa
3. Karet Satu Set
4. Air
3.2 Metode dan Cara Kerja
Pada kegiatan praktikum kali ini adalah menentukan laju konduktivitas hidrolika tanah jenuh (K-sat). metode yang digunakan adlah metode Constant Head di llaboratoriumm. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam penetapan K-sat adalah sebagai berikut :
1. Siapkan contohtanah utuh yang akan di gunakan sebagai bahan penetapan K-sat.
2. Bagian bawah contoh tanah utuh ( ring sampel ) ditutup dengan kain kasa dan di ikat dengan karet. Remdam contoh tanah utuh di dalam air hingga permukaan air berada sekitar 2 cm di bawah permukaan contoh tanah utuh, dan direndam selama 24 sampai 36 jam (sampai tanah jenuh). Yang telah dilakukan pada kegiatan praktikum sebelumnya.
3. Letakkan ring sampel yang kosong di atas ring sampel yang berisi contoh tanah utuh, lalu satu kedua ring tersebut dengan menggunakan potongan karet ban sepeda/ motor. lakukan dengan ring sampel yang berisi contoh tanah utuh tetap berada di dalam air.
4. Pindahkan ring tanah yang telah d i gabungkan dengan ring kosong dari tempat rendaman ke rak yang telah disediakan, isi bak dengan air hingga permukaan berada 2 cm dari permukaan ring sampel, lalu alirkan kedalam sampel melalui shipon (“pipa L”) agar ketinggian air didalam ring menjadi konstan.
5. Setelah air permukaan di ring sudah konstan tamping air yang keluar dari bawah ring sampel dengan gelas ukur. Ketika air mulai di tamping hidupkan stopwatch dan catat volume air didalam gelas ukur untuk setiap periode yaitu 5 menit dan 10 menit.
6. Selain itu ukur juga luas ring, tinngi genangan air, ketebalan contoh tanah, dan ketebalan ring yang kosong. Untuk mempermudah dalam penghitungan K-sat nantinya.
7. Nilai K-sat ditentukan dengan menggunakan rumus yang merupakan turunandari hukum Darcy ( Hillel, 1980) :
Q = K-sat *atau* dH/L
Atau K-sat = Q/A * L/dH
Dimana :
Q = Penambahan volume air yang ditampung di gelas ukur persatuan waktu (mm3/jam)
A = Luas luas penampang gelas ukur (mm2)
Q/A = Penambahan tinggi permukaan air didalam gelas ukur persatuan waktu (mm/jam).
dH = Tinggi genangan air di permukaan tanah (mm)
L = Ketebalan contoh tanah (mm)
Tapi pada praktikum kali ini penghitungan k-sat dilakukan dengan menggunakan rumus
K-sa
Dimana :
V : Volume (mm3)
L : Tinggi Ring Sampel (mm)
A : Luas Ring Sampel (mm2)
A = ∏r2 r = jari-jari ring sampel
t : Waktu ( sekon) : H2-H1 (cm)
H1= tinggi ring yang tidak kena air (cm)
H2 = tinggi kedua ring (cm)
8. Stelah selesai bereskan tempat praktikum dan letakkan kembali contoh tanah sebagaimana sebelumnya. Dan hitung hasil dari praktikum serta catat hasil dari pada paktikum sebagai lampiran di laporan nantinya.
9. Alat-alat yang di gunakan di bersihkan dan di kembalikan ke tempat semula.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan.
| Kelas | Cm/jam | Kategotri |
| 1 | 12.50 – 25.00 | Cepat |
| 2 | 6.25 – 12.50 | Agak Cepat |
| 3 | 2.00 – 6.25 | Sedang |
| 4 | 0.50 – 2.00 | Agak Lambat |
| 5 | 0.125 – 0.50 | Lambat |
| 6 | < 0.125 | Sangat Lambat |
Top Soil I
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 310 | 38.5 | 4 | 4.3 | 1.498 | Agak Lambat |
| 10 | 666 | 38.5 | 4 | 5.9 | 1.172 | Agak Lambat |
Top Soil II
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 190 | 44.1 | 4 | 7 | 0.492 | Lambat |
| 10 | 373 | 44.1 | 4 | 6.5 | 0.520 | Agak Lambat |
Sub Soil I
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 190 | 42.98 | 4.1 | 6.2 | 0.584 | Agak Lambat |
| 10 | 250 | 42.98 | 4.1 | 6.2 | 0.769 | Agak Lambat |
Sub Soil II
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 170 | 38.5 | 4 | 5.5 | 0.642 | Agak Lambat |
| 10 | 293 | 38.5 | 4 | 6.5 | 0.475 | Lambat |
4.2 Pembahsan
Konduktivitas hidrolika tanah jenuh merupakan kemampuan tanah untuk melewatkan air. Kemampuan ini berlaku pada dua kondisi, yaitu pada saat pori-pori terisi oleh air (tanah jenuh) dan ketika hanya sebagian pori-pori yang terisi oleh air (tanah tak jenuh). Konduktivitas hidrolika tanah jenuh (K-sat) pada prinsipnya ditetapkan dengan menggunakan tinggi genangan yang tetap, yang lebih dikenal sebagai Constant Head Method (Klute and Ditkson, 1986). Lawan dari prinsip tersebut adalah Falling Head Method, dimana permukaan air didalam alat pengukurandibiarkan turun pada saat pengukuran K-sat berlangsung. Nilai K-sat dihitung berdasarkandua pendekatan : (i) di lapangan, dengan menghitung jumlah air yang masuk ke profil tanah persatuan waktu, dan (ii) di laboratorium, dengan cara menghitung jumlah air yang keluar dari contoh tanah persatuan waktu.
Penghitungan laju konduktivitas hidrolika tanah jenuh (K-sat) kali ini kami menggunakan rumus
K-sa
Dimana :
V : Volume (mm3)
L : Tinggi Ring Sampel (mm)
A : Luas Ring Sampel (mm2)
A = π r2 r = jari-jari ring sampel
t : Waktu ( sekon) : H2-H1 (cm)
H1= tinggi ring yang tidak kena air (cm)
H2 = tinggi kedua ring (cm)
Kita ambil contoh penghitungan dari K-sat dari salah satu contoh tanah sampel yaitu :
Top Soil I
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 310 | 38.5 | 4 | 4.3 | 1.498 | Agak Lambat |
| 10 | 666 | 38.5 | 4 | 5.9 | 1.172 | Agak Lambat |
Dimana diketahui :
t : 5
V : 310
L : 4
r : 3.5
H1 : 3.7
H2 : 8
t : 10
V : 666
L : 4
r : 3.5
H1 : 2.1
H2 : 8
A = π r2
= 3.14 x 3.52
= 38.5
∆H = H2 - H1
= 8 - 3.7
= 4.3
K-sat = 1.498
Kategori = Agak Lambat
A = π r2
= 3.14 x 3.52
= 38.5
∆H = H2 - H1
= 8 – 2.1
= 5.9
K-sat = 1.172
Kategori = Agak Lambat
Top Soil II
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 190 | 44.1 | 4 | 7 | 0.492 | Lambat |
| 10 | 373 | 44.1 | 4 | 6.5 | 0.520 | Agak Lambat |
Dimana diketahui :
t : 5
V : 190
L : 4
r : 3.75
H1 : 1
H2 : 8
t : 10
V : 373
L : 4
r : 3.75
H1 : 1.5
H2 : 8
A = π r2
= 3.14 x 3.752
= 44.1
∆H = H2 - H1
= 8 - 1
= 7
K-sat = 0.492
Kategori = Sangat Lambat
A = π r2
= 3.14 x 3.752
= 44.1
∆H = H2 - H1
= 8 – 1.5
= 6.5
K-sat = 0.520
Kategori = Lambat
Sub Soil I
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 190 | 42.98 | 4.1 | 6.2 | 0.584 | Agak Lambat |
| 10 | 250 | 42.98 | 4.1 | 6.2 | 0.384 | Lambat |
Dimana diketahui :
t : 5
V : 190
L : 4.1
r : 3.7
H1 : 2
H2 : 8.2
t : 10
V : 250
L : 4.1
r : 3.7
H1 : 2
H2 : 8.2
A = π r2
= 3.14 x 3.72
= 42.98
∆H = H2 - H1
= 8.2 - 2
= 6.2
K-sat = 0.584
Kategori = Sangat Lambat
A = π r2
= 3.14 x 3.72
= 42.98
∆H = H2 - H1
= 8.2 – 2
= 6.2
K-sat = 0.384
Kategori = Lambat
Sub Soil II
| T | V | A | L | | K-sat | Kategori |
| 5 | 170 | 38.5 | 4 | 5.5 | 0.718 | Agak Lambat |
| 10 | 293 | 38.5 | 4 | 6.5 | 0.468 | Lambat |
Dimana diketahui :
t : 5
V : 170
L : 4
r : 3.5
H1 : 2.5
H2 : 8
t : 10
V : 293
L : 4
r : 3.5
H1 : 1.5
H2 : 8
A = π r2
= 3.14 x 3.52
= 38.5
∆H = H2 - H1
= 8 – 2.5
= 5.5
K-sat = 0.718
Kategori = Sangat Lambat
A = π r2
= 3.14 x 3.52
= 38.5
∆H = H2 - H1
= 8 – 1.5
= 6.5
K-sat = 0.468
Kategori = Lambat
Jadi dalam setiappenetapan K-sat kita di anjurkan menggunakan salah satu rumus yang sudah ada. Pada prinsipnya dapat diteteapkan dengan menggunakan tinggi genangan yang teta, yang lebih dikenal dengan sebagai Constant Head Method.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulang yang dapat dituliskan dari kegiatan praktikum kali ini adalah :
1. Konduktivitas hidrolika tanah jenuh merupakan kemampuan tanah untuk melewati air.
2. Konduktivitas hidrolika sangat dipengaruhi oleh struktur dan tekstur, nilainya meningkat jika tanah mempunyai pori yang besar, mempunyai retakan dan beragregat.
3. Konduktivitas hidrolika tanah jenuh ( K-sat ) pada prinsipnya ditetapkan dengan menggunakan tinggi genangan yang tetap, yang lebih dikenal sebagai Constant Head Method ( Klute and Ditkson, 1986 ).
4. Penetapan K-sat sangat penting dalam memprediksi dan mengevaluasi berbagai proses yang berkaitan dengan pengolahan tanah dan air.
5. Hubungan antara kadar air tanah dan potensial matriks adalah bagian dasar dari sifat hidrolika tanah, Fungsi tersebut biasanya diukur secara eksperimen dan digambarkan dalam sebuah kurva dalam literatur hubungan tersebut dikenal dengan berbagai nama mencakup fungsi retensi air, karakteristik kelembaban tanah dan kurva pF.
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat saya sampaikan kali ini adalah :
1. Dalam kegiatan praktikum sebaiknya peserta praktikum harus lebih teliti dan berhati-hari dalam melakukan praktikum.
2. Kegiatan praktikum harus dilaksanakan sesuai dengan buku panduan dan di bantu oleh co-ass.
3. Sebelum kegiatan praktikum dilaksanakan mahasiswa harus menbaca terlebih dahulu, agar dalam melaksanakan kegiatan praktikum jadi lebih baik.
