Infiltrasi adalah salah satu proses yang sangat penting dalam menjaga kestabilan lingkungan sekitar. Proses ini berperan besar dalam siklus air, yaitu sebagai sumber air tanah dan air akifer.
Karena perannya yang sangat penting bagi lingkungan sekitar, maka sebagai geografer, kita harus memahami dengan baik proses infiltrasi. Pada artikel kali ini, kita akan mencoba membahas apa yang sebenarnya disebut sebagai infiltrasi, proses terjadinya, faktor yang mempengaruhinya, cara mengukurnya, serta manfaat dari infiltrasi.
Apa itu Infiltrasi?
Sebelum beranjak lebih jauh, ada baiknya kita memahami terlebih dahulu apa yang sebenarnya dimaksud dengan infiltrasi. Berikut ini adalah beberapa pengertian mengenai istilah ini dari para ahli.
Asdak
Menurut Asdak, infiltrasi adalah aliran air masuk kedalam tanah yang diakibatkan oleh gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi (gerakan air ke arah vertikal).
Setelah lapisan tanah bagian atas jenuh, kelebihan air tersebut mengalir ke tanah yang lebih dalam sebagai akibat gravitasi bumi dan dikenal sebagai proses perkolasi
Suripin
Menurut Suripin, infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah secara vertikal
Arsyad
Menurut Arsyad, infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah, yang umumnya melalui permukaan tanah dan terjadi secara vertikal. Jika terdapat cukup banyak air, maka infiltrasi akan bergerak terus ke bawah yaitu kedalam profil tanah yang disebut sebagai perkolasi.
Jury dan Horton
Infiltrasi adalah suatu proses masuknya air kedalam tanah melalui permukaan tanah. Umumnya, infiltrasi yang dimaksud adalah infiltrasi vertikal, yaitu gerakan ke bawah dari permukaan tanah.
KBBI
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), istilah infiltrasi merujuk kepada proses penyusupan; perembesan. Disini, yang menyusup atau merembes adalah air.
Schwab
Menurut Schwab, istilah infilrasi secara spesifik merujuk pada peristiwa masuknya air ke dalam permukaan tanah. Infiltrasi merupakan satu-satunya sumber kelembaban tanah untuk keperluan pertumbuan tanaman dan untuk memasok air tanah.
Melalui infiltrasi, permukaan tanah membagi air hujan yang jatuh menjadi aliran permukaan, kelembaban tanah dan air tanah
Pengertian Infiltrasi
Berdasarkan pemaparan diatas, kita dapat menarik kesimpulan bahwa infiltrasi adalah aliran air masuk ke dalam permukaan tanah. Ketika air dalam tanah sudah jenuh, air tersebut dapat bergerak antar lapisan dalam proses yang dikenal sebagai perkolasi.
Laju maksimal air masuk ke dalam tanah dikenal sebagai kapasitas infiltrasi. Artinya, sebanyak apapun air hujan yang jatuh, laju infiltrasi tidak akan melebihi kapasitas infiltrasi tanah tersebut. Umumnya, laju infiltrasi dinyatakan dalam satuan mm/jam.
Air hujan yang masuk kedalam tanah ini sangat bermanfaat bagi hewan dan tumbuhan yang ada disitu. Selain karena mengontrol kelembaban tanah, air tanah juga diperlukan oleh tumbuhan dan hewan-hewan tanah lainnya.
Air yang mengalami infiltrasi dapat menetap menjadi air tanah, mengalir dalam perkolasi ke lapisan lain dan bermuara di sungai/akifer, atau bahkan menguap lagi ke udara dalam proses evapotranspirasi.
Proses infiltrasi ini sangat penting bagi keberlangsungan lingkungan disekitarnya. Selain mempengaruhi siklus air, proses infiltrasi juga mempengaruhi daur biogeokimia yang lainnya.
Oleh karena itu, sudah seharusnya para pakar ekologi, pertanian, geografi lingkungan, dan meteorologist mencoba memahami proses yang kompleks dan sangat penting ini.
Proses Terjadinya Infiltrasi
Secara garis besar, proses terjadinya peristiwa infiltrasi air ke dalam permukaan tanah dapat dibagi menjadi beberapa poin-poin penting. Poin penting tersebut antara lain adalah
- Terjadinya hujan atau presipitasi lainnya
- Masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah,
- Tertampungnya air hujan tersebut di dalam tanah
- Proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain
Ketika air hujan jatuh di atas permukaan tanah, air tersebut akan terbagi dua menjadi air yang mengalir di permukaan (runoff) dan air yang masuk ke dalam tanah.
Jumlah air yang masuk kedalam tanah ini sangat bergantung pada karakteristik tanah dan kondisi fisik tanah di wilayah tersebut. Air tersebut masuk lewat pori-pori yang ada di dalam tanah.
Oleh karena itu, laju masuknya air ini dibatasi oleh diameter pori-pori tanah. Semakin besar dan banyak pori-pori, maka semakin tinggi laju dan kapasitas infiltrasinya.
Masuknya air hujan kedalam tanah ini disebabkan oleh gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah.
Gaya gravitasi menarik air masuk kedalam permukaan tanah. Sedangkan, gaya kapiler mendistribusikan air tersebut ke sekelilingnya, secara vertikal dan secara horizontal.
Umumnya, gaya gravitasi cukup dominan pada permukaan tanah yang memiliki pori-pori berukuran besar. Sedangkan, gaya kapiler mendominasi pada permukaan tanah yang memiliki pori-pori berukuran kecil dan rapat.
Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi
Proses infiltrasi merupakan sebuah proses kompleks yang dipengaruhi oleh banyak sekali faktor. Namun, salah satu faktor yang paling menentukan adalah permeabilitas tanah.
Secara umum, semakin tinggi permeabilitas tanah maka semakin tinggi banyak air yang bisa masuk kedalam tanah tersebut. Sehingga, semakin tinggi permeabilitas, semakin tinggi pula laju infiltrasinya.
Berikut ini adalah beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas dan kemampuan tanah untuk meloloskan air.
- Tekstur dan struktur tanah
- Kelembaban tanah
- Kegiatan makhluk hidup
- Unsur organik yang ada pada tanah
- Jenis dan kedalaman seresah
- Tutupan tanah
Tanah yang memiliki tekstur remah akan memiliki kapasitas infiltrasi yang lebih besar dibandingkan dengan tanah yang liat. Hal ini terjadi karena terdapat lebih banyak pori-pori dan rongga pada tanah bertekstur remah, sehingga permeabilitasnya pun tinggi.
Selain itu, tanah yang sudah jenuh dengan air (kelembaban tinggi) cenderung memiliki kapasitas infiltrasi yang lebih rendah dibandingkan dengan tanah kering. Hal ini terjadi karena pori-pori tanah sudah dipenuhi oeleh air, sehingga sulit bagi air yang baru untuk masuk.
Permukaan dari tanah tersebut juga dapat mempengaruhi laju masuknya air hujan ke dalam tanah. Tanah yang memiliki permukaan keras dan rapat seperti salt pan atau lapisan tanah yang sangat kering dapat menurunkan permeabilitasnya.
Penurunan permeabilitas ini menyebabkan air yang mampu masuk kedalam tanah menjadi lebih sedikit. Bahkan, tanah yang dilapisi lapisan impermeable seperti beton sama sekali tidak dapat menyerap air, sehingga laju infiltrasinya nol.
Sedangkan, tanah yang ditutupi oleh banyak vegetasi dapat menyerap dan meloloskan lebih banyak air. Hal ini terjadi karena perakaran vegetasi dan serasah yang dimiliki dapat meningkatkan permeabilitas tanah. Oleh karena itu, salah satu solusi untuk mengurangi banjir dan runoff berlebih adalah menanam tanaman di daerah aliran sungai.
Selain itu, tanah yang memiliki banyak mikroba dan hewan tanah seperti tikus mondok dan cacing juga umumnya memiliki permeabilitas yang lebih baik. Aktivitas hewan-hewan ini di dalam tanah tentu saja akan menghasilkan rongga sehingga meningkatkan permeabilitas tanah.
Cara Mengukur Infiltrasi
Secara umum, terdapat setidaknya 3 metode untuk mengukur besarnya infiltrasi tanah. Ketiga metode tersebut antara lain adalah
- Menentukan beda volume air hujan dengan volume air permukaan (runoff) pada percobaan laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan
- Menggunakan alat infiltrometer yang dapat langsung mengukur laju infiltrasi
- Menggunakan teknik pemisahan hidrograf aliran dari data air hujan sehingga didapatkan berapa air yang menyerap dan berapa yang menjadi air permukaan
Metode pertama dan metode ketiga sebenarnya relatif mirip, yaitu dengan melihat selisih antara volume air hujan dengan volume air limpasannya yang bermuara di sungai ataupun danau. Perbedaannya terletak pada metode pengukurannya.
Metode pertama menggunakan pengujian laboratorium untuk menentukan perbedaan volume air limpasan dengan volume air hujan. Selisih antara kedua itu adalah air yang dianggap sudah meresap kedalam tanah. Disini, digunakan hujan buatan dan kondisi pengujian yang sudah terstandarisasi.
Metode ketiga menggunakan pengujian langsung di lapangan dengan membandingkan antara hidrograf sungai dan volume air hujan. Seharusnya, jumlah peningkatan volume air pada hidrograf sungai setara dengan volume air hujan.
Jika ada selisih, berarti air tersebut dianggap meresap kedalam tanah. Data inilah yang digunakan untuk mengestimasikan laju infiltrasi di suatu permukaan tanah.
Namun, metode ini memiliki beberapa kelemahan yang antara lain adalah data yang kurang akurat dan adanya faktor-faktor eksternal yang sulit untuk diprediksi.
Mengukur Laju Infiltrasi dengan Infiltrometer
Metode menggunakan infiltrometer umumnya dilaksanakan dengan memanfaatkan alat berupa infiltrometer ganda. Sistem ini terdiri dari suatu infiltrometer yang ditempatkan di dalam infiltrometer silinder yang lebih besar.
Infiltrometer silinder yang lebih kecil umumnya memiliki diameter sekitar 30 cm sedangkan yang besar umumnya memiliki diameter 46-50 cm. Silinder yang besar ini berfungsi seperti penyangga dari silinder yang lebih kecil.
Untuk menjalankan eksperimen, kita hanya perlu untuk membenamkan silinder tersebut kedalam tanah pada kedalaman 5-50 cm. Kemudian, air dimasukkan ke dalam silinder tersebut dengan kedalaman 1-2 cm dan dipertahankan dengan mengalirkan air ke dalam silinder tersebut secara berkala.
Laju air yang masuk kedalam silinder itulah yang diukur, karena, seharusnya laju masuknya air setara dengan laju keluarnya air tersebut. Disini, laju keluar air dimaknai sebagai laju infiltrasi dari air masuk kedalam tanah.
Namun, perlu diketahui bahwa ketika menggunakan metode ini, laju infiltrasi yang didapatkan umumnya jauh lebih besar dari laju infiltrasi di alam bebas. Hal ini bisa saja terjadi karena tidak ada faktor kemiringan dan faktor permukaan tanah yang menghambat masuknya air kedalam tanah.
Bahkan, menurut penelitian oleh Dunne dan Leopold, ditemukan bahwa laju masuknya air bisa 2 hingga 10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan laju di alam bebas. Oleh karena itu, faktor ketidakakuratan ini harus diperhatikan dan dipertimbangkan juga.
Manfaat Infiltrasi
Kita sudah belajar banyak sekali mengenai infiltrasi diatas, namun, sebenarnya apa manfaat memahami konsep ini? Ternyata, konsep permeabilitas dan infiltrasi sangat berguna ketika mempelajari geografi lingkungan dan tata air.
Studi Konservasi Air dan Daerah Aliran Sungai
Pemahaman mengenai limpasan dan infiltrasi di suatu wilayah sangat krusial bagi penelitian mengenai konservasi air. Selain itu, studi apapun yang ingin membahas manajemen daerah aliran sungai (DAS) secara komprehensif juga harus membahas aspek ini hingga tuntas.
Pemahaman mengenai permeabilitas tanah dan kemampuan infiltrasinya sangat penting untuk menentukan daerah mana yang sebaiknya dijadikan daerah resapan dan daerah mana yang sebaiknya dijadikan daerha terbangun.
Penelitian Air Tanah dan Air Akifer
Seperti yang sudah kita bahas diatas, infiltrasi merupakan salah satu metode pengisian kembali air tanah dan air akifer yang ada di dalam permukaan bumi.
Jika seorang peneliti air tanah tidak memahami bagaimana cara air masuk kedalam permukaan tanah dan bergerak didalamnya, maka sulit untuk menghasilkan penelitian yang akurat.
Oleh karena itu, pemahaman mengenai hal ini sangat penting bagi siapapun yang ingin membahas mengenai dinamika air tanah di suatu wilayah.
Selain itu, infiltrasi juga satu-satunya cara bagi akifer untuk mengisi dirinya sendiri. Oleh karena itu, jika ada peneliti akifer yang tidak memahami proses ini, maka kredibilitas penelitiannya pun akan sangat menurun.
Pencegahan Banjir Limpasan
Seperti yang sudah kita bahas diatas, pemahaman mengenai infiltrasi dapat diaplikasikan ketika merencanakan daerah resapan air dan daerah terbangun.
Pemahaman ini penting karena semakin banyak daerah resapan air, maka semakin rendah potensi terjadinya banjir yang disebabkan limpasan hujan. Selain itu, semakin efisien daerah resapan air, semakin rendah pula potensi terjadinya banjir ini.
Hal ini terjadi karena air hujan yang menjadi limpasan akan diserap terlebih dahulu oleh tanah-tanah di daerah resapan sebelum akhirnya masuk kedalam sungai dan membanjiri kota-kota besar.
Oleh karena itu, infiltrasi merupakan aspek yang sangat penting untuk dipertimbangkan dalam perencanaan mitigasi bencana banjir dan aksi tanggap bencananya.
Kestabilan Ekosistem
Pemahaman mengenai infiltrasi juga penting agar pembangunan yang ada tetap memperhatikan kestabilan ekosistem disekitarnya. Jika kestabilan ini tidak diperhatikan, maka keanekaragaman hayati wilayah tersebut dapat berkurang.
Hal ini terjadi karena infiltrasi berperan besar dalam siklus air dan daur biogeokimia. Sedangkan, kita tahu bahwa siklus air berperan besar dalam rantai hidup hampir semua makhluk hidup karena menjadi kebutuhan dasar.