BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1Hidrologi Air TanahHidrologi air tanah
adalah cabang hidrologi yang berhubungan dengan air tanah dan
didefinisikan sebagai ilmu tentang keterdapatan, penyebaran, dan
pergerakan air di bawah permukaan bumi. Geohidrologi mempunyai
mempunyai makna yang sama dan hidrogeologi dibedakan hanya oleh
penekanannya yang lebih besar pada aspek kegeologian (Todd, 1980,
h,1). Oleh sebab itu uraian mengenai air tanahtidak akan lepas dari
ilmu hidrologi, mulai dari kejadianair tanah, hingga pergerakan air
tanah, sampai akhirnya mencapai lajurjenuhdi dalam
akuifer.Hidrologi mempelajari siklus air di alam raya. Siklus
hidrologi atau siklus air meliputi kejadian-kejadian air menguap ke
udara, kemudian mengembun dan menjadi hujan atau salju, masuk ke
dalam tanah atau mengalir di atas permukaan tanah, lalu berkumpul
di danau atau laut, menguap lagi dan seterusnya (Asdak, 1995).
Tanah mempunyai peranan penting dalam siklus hidrologi. Kondisi
tanah menentukan jumlah air yang masuk ke dalam tanah dan mengalir
pada permukaan tanah. Besarnya jumlah aliran permukaan dan jumlah
air yang dapat masuk ke dalam tanah akan menentukan jumlah air yang
bermanfaat bagi manusia ataupun menentukan fluktuasi debit air di
sungai yang terdapat pada suatu daerah penampungan (Pairunan A,
dkk, 1997).Air yang masuk ke dalam tanah sebahagian dimanfaatkan
tanaman untuk membentuk bahan organik dalam proses fotosintesa,
sebagian diluapkan melalui proses transpirasi. Air yang masuk dalam
tanah dapat tertahan dalam tanah sebelum diserap oleh tanaman, atau
bergerak ke atas melalui pipa kapiler kemudian menguap dari
permukaan tanah, dapat juga terus bergerak sebagai air perkolasi
yang tidak dapat dimanfaatkan tanaman, (Pairunan A, dkk, 1985).
Pergerakan air di bumi yang merupakan suatu sistem yang tertutup,
yang berarti pergerakan air pada sistem tersebut selalu tetap
berada pada sistemnya. Energi panas matahari dan faktor-faktor
iklim lainnya menyebabkan terjadinya proses evaporasi pada
permukaan vegetasi dan tanah, di laut dan badan-badan air lainnya.
Uap air sebagai hasil proses evaporasi akan terbawa oleh angina
melintasi daratan yang bergunung maupun pada daerah datar dan
apabila keadaan atmosfer memungkinkan sebagian dari uap air
tersebut akan terkondensasi dan turun sebagai air hujan (Hakim,dkk,
1986 ).Air diperlukan oleh tanaman untuk mengangkut unsur-unsur
hara dan zat-zat terlarut lain di dalam tanaman dan untuk produksi
gula pada proses fotosintesis, darimana tanaman memperoleh energi
untuk pertumbuhan dan menjadi dewasa. Sebagian besar air digunakan
dalam proses transpirasi. Apabila air hilang ke dalam atmosfer
melalui transpirasi melebihi dari air yang diserap tanaman dari
tanah, maka air akan hilang dari sel-sel tanaman sehingga sel
tanaman kehilangan tegangan turgor dan akhirnya tanaman menjadi
layu.setiap gejala kelayuan pada tanaman dapat dijadikan petunjuk
bahwa pertumbuhan tanaman akan terhenti. Pertumbuhan akan
tergantung pada tegangan turgor yang memungkinkan sel-sel baru
terbentuk (Asdak,, 1995).a) EvaporasiEvaporasi adalah penguapan air
dari permukaan air, tanah, dan bentuk permukaan bukan vegetasi
lainnnya oleh proses fisika. Dua unsur utama untuk berlangsungnnya
evaporasi adalah energi (radiasi) matahari dan ketersediaan air.
Proses-proses fisika yang menyertai berlangsungnya perubahan bentuk
dari cair menjadi gas berlaku pada kedua proses evaporasi tersebut
diatas. Oleh karenanya, kondisi fisika yang mempengaruhi laju
evaporasi umum terjadi pada kedua proses alamiah tersebut.
Faktor-faktor yang berpengaruh antara lain cahaya matahari, suhu
udara, dan kapasitas kadar air dalam udara. Proses evaporasi yang
disebutkan diatas tergantung pada jumlah air yang tersedia (Asdak,
1995).Penguapan air dapat dibedakan ke dalam penguapan internal dan
penguapan eksternal. Penguapan eksternal terjadi pada permukaan
tanah (evaporasi) dan terjadi pada tanaman (transpirasi), sedangkan
penguapan internal terjadi dalam pori-pori tanah (Hakim dkk,
1986).Air yang masuk ke dalam tanah sebagian dimanfaatkan tanaman
untuk membentuk bahan organik dalam proses fotosintesis, sebagian
diuapkan melalui proses transpirasi. Air yang masuk dalam tanah
dapat tertahan dalam tanah sebelum diserap oleh tanaman, atau
bergerak ke atas melalui pipa kapiler kemudian menguap (Pairunan
A.K dkk, 1997) Karena transpirasi adalah proses evaporasi air dari
permukaan tumbuhan, maka faktor-faktor iklim yang mempengaruhi
evaporasi secara umum juga berpengaruh terhadap transpirasi.
Kenyataan di lapangan kedua proses, evaporasi dari permukaan tanah
dan transpirasi dari tumbuhan sulit dipisahkan, sehingga keduanya
disebut evaporatranspirasi (Hakim,dkk, 1986)b)
TranspirasiTranspirasi adalah penguapan air dari daun dan cabang
tanaman melalui pori-pori daun oleh proses fisiologi. Daun dan
cabang umumnya di balut lapisan mati yang disebut kulit air
(cuticle) yang kedap uap air. Sel-sel hidup daun dan cabang
terletak di bawah permukaan tanaman, dibelakang pori-pori daun dan
cabang. Besar kecilnya laju transpirasi secara tidak langsung
ditentukan oleh radiasi matahari melalui membuka dan menutupnya
pori-pori tersebut (Asdak, 1995). Transpirasi adalah suatu proses
ketika air diuapkan ke uadara dari permukaan daun/tajuk vegetasi.
Oleh karenanya, faktor-faktor yang mengendalikan besar kecilnya
transpirasi suatu vegetasi adalah sama dengan faktor-faktor yang
mempengaruhi terjadinya evaporasi, yaitu radiasi panas matahari,
suhu, kecepatan angina, dan gradient tekanan udara. Dalam hal ini,
besarnya transpirasi, dalam batas tertentu, juga dipengaruhi oleh
karakteristik dan kerapatan vegetasi seperti struktur tajuk,
perilaku pori-poeri daun, dan lain-lain (Seyhan, 1990). Adalah
sulit mengukur evaporasi dari permukaan tanah yang bervegetasi.
Selain harus memperhatikan jumlah air yang tersedia dan kemampuan
atmosfer untuk menyerap dan mengangkut uap air, masih harus
mempertimbangkan mekanisme transpirasi vegetasi. Beberapa teknik
pengukuran transpirasi telah dilakukan pada beberapa jenis tanaman
dalam plot-plot percobaan. Teknik tersebut antara lain ; (1). Plot
pengukuran dengan menggunakan alat lysimeter, (2). Pengukuran
berkurangnya kelembaban tanah dalam plot percobaan, (3).
Pemangkasan cabang-cabang tanaman dan menimbangnya untuk mengukur
besarnya laju kehilangan air, dan (4). Menganalisis dengan
menggunakan neraca air (Asdak, 1995).c) EvapotranspirasiPenguapan
air dapat dibedakan ke dalam penguapan internal dan penguapan
eksternal. Penguapan eksternal terjadi pada permukaan tanah
(evaporasi) dan terjadi pada tanaman (transpirasi), sedangkan
penguapan internal terjadi dalam pori-pori tanah (Hakim dkk, 1986).
Air yang mempunyai permukaan secara langsung berinfiltrasi kedalam
tanah atau melintas diatas pemukaan tanah. Sebagian darinya, secara
langsung atau setelah penyimpanan permukaan. Hilangnya dalam bentuk
evaporasi yaitu proses dimana air menjadi uap, dan transpirasi
yaitu proses dimana air menjadi uap melalui metabolisme tanaman
(Asdak, 1995).Perkiraan evaporasi dan transpirasi adalah sangat
penting dalam pengkajian-pengkajian hidrometeorologi. Pengaruh
langsung evaporasi dan evaportranspirasi dari air ataupun permukaan
lahan yang benar adalah tidak mungkin pada saat ini. Akan tetapi,
jika keragaman waktu evaporasi permukaan maka air bebas berbanding
langsungdengan radiasi bersih, kita dapat mengharapkan nilai-nilai
maksimum pada siang hari (Seyhan, 1990). Evaportranspirasi akan
berlangsung hanya bila pasokan air tidak terbatas bagi stomata
tanaman dan permukaan tanah, lebih dekat pada fase dengan radiasi
matahari karena hanya sedikit panas disimpan oleh tanaman dan juga
karena stomata menutup pada malam hari. Evaportranspirasi ini
biasanya dipengaruhi oleh faktor meteorologi, geografi dan lainnya
seperti kandungan lengas tanah, karakteristik kapiler tanah, jeluk
muka air tanah dan sebagainya (Seyhan, 1990).d) Kadar AirAir
mempunyai fungsi penting dalam tanah, dimana air penting dalam
pelapukan mineral dan bahan organik, reaksi yang menyiapkan hara
laut bagi pertumbuhan tanaman. Air berfungsi sebagai media gerak
hara ke akar-akar hara tanaman. Bila air terlalu banyak, hara-hara
yang lewat atau ada yang tercuci dan hilang dari perakaran atau
bila tinggi evaporasinya, garam-garam terlarut mungkin terangkut ke
lapisan atas tanah dan kadang-kadang tertimbun dalam jumlah yang
banyak sehingga dapat merusak tanaman (Hardjowigeno, 1987).
Kemapuan tanah menahan air dipengaruhi antara lain oleh tekstur
tanah. Tanah-tanah bertekanan dan tekstur tanah mempunyai gaya
menahan air lebih kecil dari tanah tekstur halus. Oleh karena itu
tanaman yang ditanam pada tanah bertekstur lempung dan liat
(Pairunan, dkk, 1997). Air antara kejenuhan dan kapasitas lapangan
(air gravitasi) mempunyai tegangan rendah dan lebih mudah diserap
oleh akar tumbuhan. Akan tetapi, air gravitasi sedikit gunanya pada
kebanyakan tanah sebab air ini memeras air ke bawah dengan cepat.
Selain itu, adanya air gravitasi meniadakan udara yang diperlukan
akar untuk pernafasan dan banyak kegiatan biologi lainnya. Gerakan
ait ke bawah oleh air gravitasi menarik udara ke dalam tanah
(Syarief, 1986). Kehilangan air oleh transpirasi menimbulkan
kekuatan utama yang mendorong untuk penyerapan air oleh akar
tanaman yang bertranspirasi. Tegangan yang terjadi pada daun oleh
hilangnya air transpirasi di transmisikan ke xilem batang dan
akhirnya ke akar. Apabila tegangan air dalam akar lebih besar dari
tegangan yang mengikat air dalam tanah, air bergerak ke dalam akar
(Foth, 1994).2.2Jaring Jaring Aliran Air TanahKontur elevasi
airtanah sebagaimana ditafsirkan dari jaringan piezometer, dapat
digunakan dalam analisis aliran bersih untuk memperkirakan tingkat
air tanah rembesan. Ini adalah metode hidrometri yang dapat
diterapkan untuk data tingkat air baik pada bidang horisontal atau
vertikal. Sebagai langkah pertama, jika jaringan kepadatan yang
cukup, terutama di dekat sungai atau danau, kontur permukaan
potensiometri dapat menunjukkan hubungan antara akuifer dan fitur
permukaan air.
Kontur yang melengkung dalam menjelang akhir hulu sungai
menunjukkan aliran mendapatkan dan kontur kurva yang menjelang
akhir hilir menunjukkan aliran kehilangan Jaring aliran yang
dihasilkan oleh kombinasi kontur dan garis potensial air tanah
aliran yang menurut definisi adalah tegak lurus kontur ini. Tujuan
dalam membangun jaring aliran adalah untuk menghasilkan sel-sel
yang equidimensional Sebuah tabung aliran didefinisikan sebagai
yang dibatasi oleh garis air tanah aliran.
Pada contoh di atas debit air tanah total aliran (Q = q1 + q2 +
q3 + q4) berasal dari Hukum Darcy sebagai:Q=KpDhb/ndimana K adalah
konduktivitas hidrolik rata-rata, p adalah jumlah tabung aliran (=
4), h adalah perbedaan antara kedua kepala kontur potensiometri
berlari (= 6-0), b adalah ketebalan akuifer dan n adalah jumlah
kepala tetes dalam jaring aliran (n = 3, 6 sampai 4, 4 sampai 2 dan
2 untuk 0) (Loaiciga & Zekster, 2003).
