MAKALAH

FISIKA TANAH

“ TINGKAT ENERGI AIR TANAH “

KELOMPOK II

1) MARLIN MARHAENI PE

2) JULIET MANESI

3) MELVIN KALA OPUNG

PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN

JURUSAN AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS NUSA CENDANA

KUPANG

2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air tanah adalah air yang bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang

antara butir-butir tanah yang membentuk itu dan didalam retak-retak dari batuan. Keberadaan

air tanah sangat tergantung besarnya curah hujan dan besarnya air yang dapat meresap

kedalam tanah. Faktorlain yang mempengaruhi adalah kondisi litologi (batuan) dan geologi

setempat. Kondisi tanah yang berpasir lepas atau batuan yang permeabilitasnya tinggi akan

mempermudah infiltrasi air hujan kedalam formasi batuan. Dan sebaliknya,batuan dengan

sementasi kuat dan kompak memiliki kemampuan untuk meresapkan air kecil. Dalam hal ini

hampir semua curah hujan akan mengalir sebagai limpasan (runoff) dan terus ke laut. Faktor

lainnya adalah perubahan lahan-lahan terbuka menjadi pemukiman dan industri, serta

penebangan hutan tanpa kontrol. Hal tersebut akan sangat mempengaruhi infiltrasi terutama bila

terjadi pada daerah resapan (recharge area) .

Seperti benda alam lainnya, air mempunyai dua macam energy yaitu energy kinetic dan

energy potensial. Kecepatan pergerakan air dalam tanah sangat lambat, karenanya energy kinetic

air tanah dapat diabaikan.Jadi energy air tanah terutama ditentukan oleh energy potensial.Oleh

karena itu status energy air tanah disebut potensial air tanah. Energi potensial air tanah

dicerminkan dari tinggi muka airnya (pizometric) pada tempat yang bersangkutan. Air tanah

mengalir dari titik dengan energi potensial tinggi ke arah titik dengan energi potensial rendah.

Antara titik-titik dengan energi potensial sama tidak terdapat pengaliran air tanah.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah

1) Untuk mengetahui definisi energi air tanah

2) Untuk mengetahui tingkat energi air tanah

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Definisi Air Tanah

Air tanah adalah air yang bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang

antara butir-butir tanah yang membentuk itu dan didalam retak-retak dari batuan. Air dalam

tanah berperan sebagai pelarut dan agen pengikat antar partikel-partikel tanah, yang selanjutnya

berpengaruh terhadap stabilitas struktur dan kekuatan tanah serta bahan geologik. Secara kimia,

air berperan sebagai agen pengangkut zat terlarut dan suspensi yang terlibat dalam

perkembangan tanah dan degradasi. Dengan melalui pengaruhnya pada hampir semua proses

kimia dan fisika alami, seluruh proses kehidupan tergantung air tanah. Produksi biologi dalam

tanah, juga produksi hutan dan tanaman pertanian sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air, yang

pada gilirannya tergantung sifat - sifat tanah dan kandungan air di dalam tanah. Kadar air tanah

dinyatakan sebagai perbandingan antara massa/berat air yang ada dalam contoh sebelum

pengeringan dan massa/berat contoh setelah dikeringkan sampai mencapai massa/berat yang

tetap pada 105 oC

2.2. Energi Air Tanah

Di dalam tanah air dapat bertahan tetap berada di dalam ruang pori karena adanya

berbagai gaya yang bekerja pada air tersebut. Untuk dapat mengambil air dari rongga pori tanah

diperlukan gaya atau energy untuk melawan energy yang menahan air. Gaya yang menahan air

hingga dapat bertahan dalam rongga pori berasal dari : (a) adsorbs molekul air oleh padatan

tanah, (b) gaya tarik menarik antara molekul air, (c) adanya larutan garam, dan (d) gaya kapiler.

Seperti benda alam lainnya, air mempunyai dua macam energy yaitu energy kinetic dan energy

potensial. Energi kinetic, Ek, merupakan energy yang dihasilkan karena gerak, dan besarnya

menurut fungsi dari massa, m dan kecepatan, v, yaitu :

Ek = ½ mv2 ……

Energy potensial, Ep, merupakan energy yang dihasilkan sebagai perbedaan tempat

kedudukannya dengan air baku (h), dan gaya gravitasi, g, yaitu :

Ep = mgh ……

Kecepatan pergerakan air dalam tanah sangat lambat, karenanya energy kinetic air tanah

dapat diabaikan. Jadi energy air tanah terutama ditentukan oleh energy potensial. Oleh karena itu

status energy air tanah disebut potensial air tanah. Perbedaan energi potensial air pada beberapa

tempat di dalam tanah menyebabkan terjadinya aliran air dengan arah menuju ke energi

potensial yang lebih rendah. Kekuatan yang menyebabkan aliran air disebut perbedaan

potensial air . Perbedaan ini terjadi akibat adanya perbedaan pada dua tempat, dan aliran akan

terhenti bila tidak terdapat lagi perbedaan potensial (= kondisi keseimbangan tercapai). Akibat

perubahan status energi tanah maka air yang tertahan di dalam tanah akan terserap dan terangkut

oleh akar tanaman dan hilang ke atmosfir.

a) Potensial Air (Ψ) = Potensial Kapiler

Merupakan status energi air / kemampuan air untuk bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya

di dalam tanah. Energi yang berhubungan dengan pergerakan ini disebut Energi Potensial yang

dapat bernilai (+) atau (-), tergantung kekuatan yang bekerja pada air tanah,dengan persamaan :

Ψ w = Ψm + Ψp = Ψ s

Merupakan pengaruh netto dari beberapa komponen yang bekerja pada air tanah diantaranya:

Ψ w = potensial air

Ψm = potensial matrik

Ψp = potensial tekanan

Ψ s = potensial larutan air tanah

Akibat adanya komponen bahan terlarut & komponen matrik akar maka kapasitas pergerakan air

menurun, sehingga Ψw air bernilai negatif (= pada kondisi Kapasitas Lapang). Sebaliknya,pada

keadaan tekanan hidrostatik > tekanan atmosfir, maka Ψ w = bernilai positif.

b) Potensial Air Tanah Total (Ψt )

Potensial total ᴪt adalah besarnya kekuatan yang diperlukan untuk mengangkut sejumlah air

pulang-pergi pada isothermal dari suatu tempat pada elevasi & tekanan udara tertentu ke suatu

titik yang ditetapkan. Atau sejumlah kerja yang diperlukan untuk memindah satu satuan massa

air dari tempat baku ke suatu tempat di dalam tanah. Dengan rumus

Ψt = Ψw + Ψg + Ψ z .............

dimana

Ψ w = potensial air

Ψ g = potensial gravitasi

Ψ z = potensial lain yang ditimbulkan oleh medan gaya luar

Jadi :

Ψt = Ψw + Ψ g dapat bernilai positif atau negatif, karena dipengaruhi oleh tenaga yang bekerja

pada air tanah.

c) Potensial Matrik (Ψm )

Merupakan bagian dari potensial air yang dipengaruhi oleh kekuatan matrik tanah (padatan

tanah). Kekuatan matrik dapat mengurangi energi bebas air yang diadsorpsi. Akibat adanya

partikel-partikel padatan, air yang terjerap tidak lagi sebagai air bebas.

Identik dengan potensial kapiler & ditetapkan dengan alat pengukur tegangan (Tensiometer).

d) Potensial Tekanan (Ψ p )

timbul akibat adanya perbedaan tekanan di dalam tanah akibat tekanan udara di atmosfir

terhadap air tanah. Mempunyai nilai (+) bila dalam tanah jenuh air, sebab tekanan hidrostatik >

tekanan atmosfir. Mempunyai nilai 0 bila keadaan tidak jenuh air & tekanan cairan diabaikan,

tekanan udara tanah = tekanan atmosfir. Mempunyai nilai (-) bila tekanan air < tekanan atmosfir.

e) Potensial Osmotik (Ψo )

Merupakan bagian dari potensial air yang dikaitkan dengan daya tarik bahan-bahan terlarut (ion,

molekul) terhadap air oleh gaya osmotik.Terjadi bila terdapat selaput permeable, sebagai

penghambat geraknya bahan-bahan terlarut, tetapi tidak bagi air.

f) Potensial Gravitasi (Ψ g )

Merupakan bagian total potensial air yang dikaitkan dengan pergerakan air ke bawah akibat gaya

gravitasi. Bekerja ke arah yang berlawanan dengan gerakan air. Tidak berpengaruh terhadap

letak vertikal dan kerapatan air tanah.

Jika dilihat dari Energi air tanah yang berasal dari : (a) adsorbs, (b) kapiler, (c) larutan

garam dan (d) gaya gravitasi. Maka potensial air tanah total (ᴪt), adalah :

ᴪt = ᴪa +ᴪm + ᴪo + ᴪg

disini : ᴪa = potensial adsorbsi

ᴪm = potensial matriks = potensial kapiler = potensial tekanan

ᴪo = potensial osmoe

ᴪg = potensial gravitasi

Potensial total ᴪt, adalah sejumlah kerja yang diperlukan untuk memindah satu satuan

massa air dari tempat baku ke suatu tempat di dalam tanah.

Air teradsorbsi merupakan air yang terikat sangat kuat pada padatan tanah. Karena

potensial adsorbsi ᴪa, dilihat dari kepentingan tanaman tidak banyak berarti, karena air yang

terikat dengan potensial adsorbs tidak dapat digunakan oleh tanaman.

Potensial matriks ᴪm, adalah jumlah kerja yang diperlukan untuk memindahkan satu

satuan massa air tanah dari suatu tempat baku pada elevasi dan suhu yang sama dengan tanah ke

suatu tempat di dalam tanah. Potensial ini terjadi karena adanya tarikan air oleh padatan tanah.

Jadi potensial matriks adalah gaya kapiler yang telah dikenal oleh Bucgingham pada tahun 1907.

Potensial osmose ᴪo, adalah jumlah kerja yang diperlukan untuk memindahkan air

dari tempat baku air murni ke tempat yang mengandung garam pada elevasi dan suhu yang sama.

Potensial ini disebabkan oleh karena adanya larutan garam di dalam air tanah. Potensial

gravitasi ᴪg, adalah jumlah kerja yang diperlukan untuk memindahkan air dari elevasi baku ke

elevasi tertentu di dalam tanah.

Dari komponen potensial pada persamaan tersebut di atas, yang sangat penting dalam

hubungannya dengan pertumbuhan tanaman adalah potensial matriks ᴪm. Potensial osmose ᴪo,

penting artinya di daerah beriklim kering, dimana airnya banyak mengandung larutan garam.

Sedangkan potensial gravitasi perlu diperhatikan pada pekerjaan pengairan dan drainase.

Potensial air tanah juga disebut tekanan air tanah (soil-water tension) atau isapan air

tanah (soil-water suction).Penggunaan istilah isapan air tanah mempunyai harga yang positif.

Jadi secara angka, nilai antara potensial air tanah sama dengan isapan air tanah, hanya tandanya

yang berlawanan (potensial = negatif, isapan = positif).

SUMBER :

http://balittanah.litbang.pertanian.go.id/ind/dokumentasi/buku/buku%20sifat%20fisik

%20tanah/09pengukuran_potensial air

http://www.ilmutanah.unpad.ac.id/resources/bahan-ajar/silde-handout/ktnt-ii/larutan-

tanah-pdf.htm