I. PENGUKURAN INFILTRASI A. Proses Infiltrasi Presipitasi (hujan) yang jatuh dipermukaan tanah sebagian atau semuanya akan mengisi pori-pori tanah. Pergerakan air ke arah bawah ini disebabkan oleh gaya gravitasi dan gaya kapiler. Kecepatan pegerakan aliran gravitasi bebas dibatasi oleh ukuran pori-pori. Makin kecil pori-pori, berarti makin besar gaya geser (Resistance) sehingga pada pori-pori yang besar (misal: lubang akar) gaya kapiler dapat diabaikan dan air akan bergerak ke bawah akibat gravitasi. Hujan Butiran basah Gambar lapisan atas dari tanah yang dibasahi oleh air hujan. Ukuran pori-pori tidak sama: - Pada pori kecil air tertahan oleh gaya kapiler. - Pada pori besar, gaya kapiler lebih kecil. Butiran kering Infiltrasi air depengaruhi oleh: 1. Gaya gravitasi (dalam pergerakannya ke bawah) 2. Gaya kapiler yang menyeret (menarik) butir-butir air kepada pori-pori terdekat pada lingkungan lebih kering, sehingga dapat disimpulkan bahwa infiltrasi melibatkan 3 proses yang saling bergantungan: a. Masuknya air melewati permukaan tanah, b. Tampungan air di dalam tanah (lapisan bawah permukaan),
c. Perpindahan (pergerakan) air di dalam tanah. Pembatasan dari ke tiga proses di atas dapat mengurangi kecepatan infiltrasi. Dengan masuknya air pada pori-pori, maka gaya kapiler yang menarik butir-butir air ke dalam pori-pori yang bersangkutan akan berkurang, disamping tampungan (storage) tanah akan terisi. B. Alat Pengukur Infiltrasi 1. Infiltrometer a. Tipe gelang terpusat (Concentric Ring Type) Tipe ini paling sederhana: Infiltrometer terdiri dari 2 silinder besi (silinder dalam dan luar), dan ditanam beberapa cm dalam tanah. Diameter ring ± 22,5 s/d 90 cm. Muka air di dalam gelang dalam dijaga supaya konstan dengan m e n a m b a h sejumlah air. Beda tinggi yang dipertahankan ± 5 mm ` Gelang luar Gelang dalam
Kapasitas infiltrasi = Jumlah air yang ditambahkan untuk menjaga Muka Air konstan. Kerugian: Aliran air yang berinfiltrasi sebagian bergerak ke samping (pengaruh dari sisi-sisi gelang) yang berarti bukan fenomena alam. Kerugian ini dapat dihilangkan pada Infiltrometer jenis tabung. b. Infiltrometer jenis tabung Diameter tabung ± 22,5 cm. Tinggi tabung 45 s/d 60 cm
Kekurangan metode ini: 1) Tidak memperhitungkan pengaruh dari hujan yang sebenarnya. Misalkan: Pemadatan oleh butir-butir air hujan, penggerusan material halus. 2) Area penyelidikan sangat kecil, sehingga kemungkinan hambatan lebih kecil. 3) Struktur tanah akan berubah pada saat memasukkan pipa ke dalam tanah. 2. Lysimeter Dalam penyelidikan Lysimeter (Analisis Rainfall-Runoff pada daerah aliran dengan sistem drainage) dipakai tangki beton (plat) yang diisi dengan tanaman sesuai dengan keadaan sebenarnya, dan dilengkapi dengan fasilitas drainase serta persediaan air. Alat penakar hujan ditempatkan de dekat Lysimeter, untuk mengetahui kondisi hujan yang bersangkutan. (...). Pengukuran dilakukan atas: Presipitasi, Evaporasi, aliran permukaan.
Kesulitan: Mencegah terjadinya aliran di bawah permukaan sebagai aliran keluar, sehingga pelaksanaan sulit dan batas kesalahan perhitungan sangat besar.
II. PENGUKURAN LEMBAB TANAH (Soil Moisture) Soil Moisture (lembab) tanah adalah sejumlah air yang tersimpan di dalam ruang pori dari lapisan tanah tak jenuh (unsaturated Zone). A. Metode pengukuran kelembaban tanah (Soil Moisture) 1. Gravity Method a. Contoh tanah diambil dengan tabung yang dimasukkan ke dalam tanah, contoh tanah ditimbang. b. Kemudian dikeringkan dalam oven dan tanah kering ditimbang kembali untuk dapat mengevaluasi berat serta volume air tanah yang terdapat dalam contoh tanah. c. Contoh-contoh tanah diambil dengan kedalaman yang berbeda, untuk mendapatkan nilai lembab tanah pada suatu profil. Walaupun penyeikan ini mudah dan murah, hasil metode ini hanya dapat dikatakan baik apabila dilakukan pengukuran contoh-contoh tanah yang dapat mewakili nilai soil moisture rata-rata pada suatu area yang kecil. Kerugiannya: Teknik pengambilan contoh tanah, mengganggu keadaan tanahnya. 2. Nuclear Method Metode ini lebih teliti dan tidak mengganggu keadaan Soil Moisture. Alat ini terdiri dari: a. Nuclear Probe (Radium-Berrilium), b. Pipa dari metal yang dipasang pada tanah, c. Alat penghitung dan pencatat (Recording Instrumen). Sumber radio aktive diturunkan pada pipa sampai kedalaman yang ditentukan, mengeluarkan Neutron (Fast Neutrons), berjalan mengikuti jalan pendek (tidak beraturan) diantara butir-butir tanah. Selama perjalanan, Neutron ini diperlambat dengan benturan terhadap H + (ion Hidrogen) dari air tanah (Soil water), menjadi Neutron lambat (Slow Neutron) yang kembali ke alat penghitung (Counter).
Bilangan yang terhitung per satuan waktu adalah pengukuran jumlah air di tanah dalam volume tanah sebesar bola di sekeliling tempat dimana sumber Fast Neutrons diturunkan. 3. Dengan Pengukuran Tegangan Listrik Soil Moisture dapat dievaluasi dengan mengukur tegangan di dalam tanah yang berisi air. Caranya: Memasang tensiometer ke dalam tanah dan setiap interval waktu tertentu, alat ini harus dikalibrasi.
4. Pengukuran Parameter Air Tanah a. Umum Air tanah adalah air yang terjadi terdapat di bawah muka tanah pada lapisan jenuh (Saturated Zone), dan tekanan hidrostatic adalah sama atau lebih besar dari tekanan atmosfir. (Bedakan terhadap air bawah permukaan yang lain seperti air kapiler atau air soil). Air tanah merupakan salah satu bagian (unsur) siklus hidrologi yang bersifat rahasia, karena manusia tidak dapat melihat aliran air di dalam tanah. Manusia membuat (menggali) lubang kemudian mengamati air tanah dalam sumur itu, baik dengan metode elektrik, maupun metode sonik (kecepatan bunyi). Untuk mendapatkan data karakteristik dari formasi-formasi ditempat yang dibor ini serta menghitung berapa debit dan kecepatan yang dapat dipompakan terhadap air tanah.
Lubang tanah yang dibuat untuk mengamati air tanah ada 3 jenis, yaitu: 1) Piezometer Terdiri dari pipa (casing) bambu atau PVC yang dilubangi bagian ujung bawahnya, kemudian dimasukkan ke dalam lubang bor sampai menembus formasi geologi yang hendak diamati muka airnya. Casing ini diikat terhadap formasi geologi dengan lempung yang ditimbun diantara dinding tanah pada lubang bor dan pipa. Tinggi muka air di dalam piezometer menunjukkan tinggi tekan air dititik ujung bawah dari piezometer. 2) Sumur pengamat (Observation well) Terdiri dari pipa (casing) yang dindingnya digergaji dan langsung dimasukkan lubang bor tanpa dinding pengikat, tidak menembus lapisan kedap air, karena sumuran ini berfungsi sebagai tempat pengamatan muka air bebas. 3) Sumur produksi (Production well) Sumur produksi seperti pada gambar dapat berfungsi sebagai sumuran pengamat bagi air dari lapisan pembawa air yang tertekan. Casing yang dipasang di sini diikat terhadap formasi geologis dengan lempung sampai kedalaman permukaan lapisan pembawa airnya. Dinding pipa setebal lapisan pembawa air digergaji (dibuat screen). Permukaan air di dalam sumur menyatakan tinggi tekan air ratarata untuk titik-titik pada interval pipa yang berlubang (daerah screen).
b. c. d.
e. Pengukuran Elevasi muka air tanah Prosedur pengukuran: 1) Mengukur elevasi muka air tanah pada sumur itu dengan alat altimeter, 2) Mengukur ketinggian bibir sumur terhadap muka tanah 3) Mengukur kedalaman permukaan air dari bibir sumur dengan alat water level indicator atau dengan sounding meter. 4) Mengukur dasar sumur dari bibir sumur (untuk sumur dangkal) 5) Mengetahui konstruksi sumurnya. D e n g
an perhitungan arithmatik sederhana maka elevasi muka air dapat diketahui. Bila perlu pada beberapa sumur dipasang alat pencatat muka air tanah (Ground-water level recorder /GWLR). Karena dengan alat ini didapatkan data muka air secara kontinyu. Alat pencatat muka air tanah manual Metode pengukuran muka air secara manual yang umum dipakai adalah dengan menggantungkan kabel berikut pemberat dalam sumur, dilengkapi dengan atau tanpa peralatan elektrik untuk mengeluarkan suara atau nyala lampu pada waktu pemberat mencapai muka air. Kedalaman muka air terhadap suatu titik tertentu (umumnya terhadap bibir sumur) dibaca pada meteran, yang menggambarkan panjang uluran kabel (pita) + pemberat (untuk electric contact meter) atau panjang uluran kabel (pita) yang tidak basah (untuk instrumen mekanik). f. Pengukuran debiet ait tanah Dengan melakukaan kegiatan pemompaan uji selama interval waktu tertentu pada konstruksi sumur tertentu, akan didapatkan perkiraan debiet jenis air tanah (debiet persatuan penurunan muka air) disuatu tempat pada formasi (akifer) tertentu.