STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN TANAH, POROSITAS, DAN MEDIA PORUS

A.      STRUKTUR TANAH PERMUKAAN BAWAH

Struktur tanah merupakan susunan tanah yang terdiri dari beberapa lapisan yang ada. Di bawah ini merupakan lapisan lapisan yang ada di struktur tanah.

a.       Lapisan atas, merupakan lapisan yang terbentuk dari hasil pelapukan batuan dan sisa-sisa makhluk hidup  yang telah mati. Lapisan itu merupakan tanah yang paling subur. Pada lapisan ini air mudah menyerap kedalam tanah.

b.       Lapisan tengah, terbentuk dari campuran antara hasil pelapukan batuan dan air. Lapisan tersebut terbentuk karena sebagian bahan lapisan atas terbawa oleh air dan mengendap. Lapisan ini biasa disebut tanah liat.

1.        butiran-butiran tanahnya halus

2.       setiap butiran saling melekat satu sama lain, sehingga jika basah lengket

3.        sukar menyerap air

4.       sering dimanfaatkan untuk membuat kerajinan tangan, seperti pot bunga, mangkuk, dan cerek. Dalam penggunaannya, tanah liat yang telah dibentuk dipanaskan supaya kering dan kuat

5.       tumbuhan sulit tumbuh di tanah liat.

c.       Lapisan bawah, merupakan lapisan yang terdiri atas bongkahan-bongkahan batu. Di sela-sela bongkahan  terdapat hasil pelapukan batuan. Jadi, masih ada batu yang belum melapuk secara sempurna.

d.      Lapisan batuan induk, berupa bebatuan yang padat. Pada lapisan ini sulit meresap air.

Untuk pembagian horizon tanah terdiri dari:

a.                                  Horizon O :  lapisan atas tanah yang terdiri dari bahan organik.

b.                                 Horizon A : lapisan tanah yang biasanya menjadi tempat bekembangnya akar tanaman.

c.                                  Horizon E: lapisan tanah yang sebagian besar terdiri dari pasir lumpur.

d.                                 Horizon B: lapisan tanah yang terdiri dari mineral endapan lempung  (seperti besi, aluminium oksida, dan karbonat kalsium).

e.                                 Horizon C : pada lapisan ini  Ini terdiri dari batuan pecah-up sedikit. Tanaman akar tidak menembus ke dalam lapisan ini, sangat sedikit bahan organik yang ditemukan dalam lapisan ini. 

B.      POROSITAS

Batuan memiliki 3 sifat dasar, yaitu permeable, kejenuhan, dan porositas.

Permeabilitas adalah kemampuan untuk meloloskan air yang biasanya di ukur dalam satuan MD atau biasa di sebut millidarcie. Semakin besar angka nya maka permeabilitasnya semakin baik untuk produksi dan sebaliknya dan biasa digunakan dengan lambang K.

Kejenuhan  adalah rasio dari volume yang terisi oleh cairan dengan porositas total, biasa menggunakan lambang S.

Sedangkan porositas adalah salah satu sifat batuan yang menyatakan ketersediaan ruang bagi hidrokarbon dalam suatu batuan. Dalam bahasa matematis, porositas dinyatakan dalam persen perbadingan antara volume pori dibanding dengan volume batuan.

Porositas Total adalah perbandingan volume ruang total batuan pada formasi dengan volume ruang pori yang terisi oleh fluida. Suatu batuan akan memiliki porositas tapi apabila tidak memiliki permeabilitas maka tidak dapat di produksi. Porositas total dapat di cari dari 5 jenis porositas tersebut:

·         Porositas primer: merupakan ruang-ruang pori yang dimiliki pada batuan tersebut sehingga dapat menampung dan menyerap fluida. Contohnya Batu pasir.

·         Porositas sekunder: merupakan ruang-ruang atau pori yang dapat menyerap air atau menampung fluida tapi terbentuknya karena adaya proses lanjutan setelah pengendapan berupa disolusi atau kekar pada batuan tersebut. Contohnya adalah batuan gamping dan dolomit, pada gamping karena merupakan batuan yang dapat larut sehingga sering adanya gerohong pada batuan tersebut, gerohong tersebut yang berfungsi sebagai porositas di dukung dengan adanya kekar pada batuan tersebut.

·         Porositas bersambung: merupakan porositas yang saling berhubungan dan membentuk jalur pada ruang porinya sehingga depat memberikan aliran pada fluida dengan batasan tertentu.

·         Porositas Potensial: merupakan porositas yang dapat memberikan aliran pada fluida pada batasan tertentu tergantung dari ukuran pori.

·         Porositas efektif: merupakan porositas yang dapat memberikan aliran bagi fluida bebas bukan merupakan porositas yang bersambung. Dalam hal ini, dapat diartikan bahwa porositas mempunyai permebilitas. 

C.      MEDIA PORUS

Media porus dapat berupa :

·         Lapisan tanah yang terdiri dari butiran mineral dengan ukuran yang bervariasi

·         Batuan berpori

·         Geotekstil

Air tanah merupakan sumber suplai air di dunia yang digunakan untuk beberapa keperluan :
Irigasi, industri, kebutuhan rumah tangga, dll.

Fenomena aliran air dalam media porus merupakan gabungan dari ilmu geologi, hidrologi, dan mekanika fluida :

·         Geologi : Terjadinya 2 distribusi air tanah

·         Hidrologi : Suplai air ke bawah tanah

·         Mek Fluida : Gerakan air tanah

Lapis tanah, koefisien permeabilitas dari aliran, tergantung dari permukaan spesifik dan tahanan air di aliran yang disebabkan oleh viskositas dari fluida yang berupa gesekan yang proporsional dengan bidang kontak antara zat cair dengan butiran. Permukaan spesifik tergantung dari diameter butiran yang tergantung dari distribusi butiran dari media porus untuk suatu kondisi gradasi tertentu permukaan tergantung porositas.

Untuk batuan, rongga pori harus cukup kecil sehingga aliran air berbentuk laminer. Susunan rongga dianggap beraturan sehingga batuan dianggap mempunyai permeabilitas yang homogeny. Dalam kondisi tersebut batuan dapat dianggap merupakan media porus homogeny sehingga teori yang dikembangkan pada lapisan tanah bias diaplikasikan.

Air tanah terbentuk pada formasi geologi yang permeable dikenal sebagai aquifers.
Aquiofers : mempunyai struktur yang memungkinkan terisi air dan mengalir
Aquiclude : Formasi impermeable yang terisi oleh air tetapi tidak mampu ditransmisi, contoh: Lempung.
Aquifuge : Formasi impermeable yang tidak mengandung air.

Dalam suatu lapisan tanah atau batuan, bagian yang tidak terisi mineral solid, bisa terisi oleh air tanah : voids, pori. Pori bisa berfungsi sebagai pipa/sarana transport air tanah; yang tergantung pada ukuran, bentuk,dan distribusi.

Pori terbentuk oleh beberapa sebab :

·         Proses geologi : Sedimentasi, timbunan lahan

·         Batuan pecah, tanaman, binatang

Pori dilihat dari ukurannya kapiler, super kapiler, sub kapiler.

Kandungan pori dalam tanah/batuan dinyatakan dalam porositas ; presentase dari volume pori dengan volume total dari masa tanah/batuan.

Φp = 100 . Vv/V

Dimana

Vv = Volume pori

V = Volume total

Nilai porositas tergantung pada :

·         Bentuk partikel

·         Derajat kepadatan

·         Distribusi ukuran butir

Lapisan tanah bawah terbagi menjadi :

·         Daerah saturasi/jenuh air/kenyang air : Seluruh pori terisi air

·         Daerah aerasi/tidak jenuh/tidak kenyang air : Pori terisi air ddan udara.

Batas atas daerah jenuh air

·         Lapis Impermeabel

·         Muka air, permukaan phreatis

Soil Water Zone

·         Air di daerah ini berasal dari hujan/irigasi

·         Ketebalan tergantung tipe/jenis tanah dan tumbuhan

·         Berperan penting dalam pertanian

Intermediate Zone

·         Ketebalan = 0 Muka air tanah tinggi

·         Ketebalan > 0 Muka air tanah dalam

Cappilary Zone

Ketebalan ditentukan oleh gaya Tegangan Permukaan Air = Berat Air di Atas M.A

Saturated Zone

Pada zone ini semua pori terisi air tanah, dimana nilai porositas menunjukkan kandungan air        per satuan volume. Tidak semua air tersebut dapat dipindah/diambil dari tanah dengan drainase atau pompa dari sumur, karena adanya gaya-gaya kohesi/adhesi dan tegangan permukaan.

Formasi batuan atau material tanah yang memberikan sejumlah air dinamakan aquiofer. Air masuk ke aquifer secara natural atau artificial lewat gravitasi atau diberikan/ditambahkan dengan sumur.

(Sumber : Handbook Ir. Andius Dasa Putra, M.T. (Dosen Universitas Lampung)