SUMBER AIR

-        Tamadun manusia tertumpu di sekitar kawasan yang mempunyai air.

Contohnya:  Sungai Euphrates, Tigris, Nil, Wadi, Yang Tze, Ganges

-        Jika air tidak mencukupi, manusia merekacipta sistem pengairan yang canggih

Contohnya:  Tamadun Inca di Banjaran Andes

-        Adakah air dunia mencukupi?

o   Tidak, khasnya di negara membangun

-        Sebabnya:

1.               Air dalam bentuk yang tidak boleh digunakan

2.               Kos untuk mendapatkan air terlalu mahal

3.               Air tercemar

-        di antara 1900 – 1995, jumlah penduduk dunia bertambah 2 kali ganda, tetapi penggunaan air meningkat 6 kali ganda

-        walaupun sumber air dunia tidak berkurangan (kenapa?) air yang dapat digunakan dengan selamat berkurangan:

-        sebab-sebab:

1.               pencemaran sumber air

2.               pertambahan penduduk

3.               risiko perubahan iklim (contohnya: El-Nino)

-        20% dari penduduk dunia kekurangan air minuman yang selamat

-        50% dari penduduk dunia kekurangan kemudahan sanitasi

-        50% penyakit di dunia tersebar melalui air

-        pencemaran air menyebabkan kematian 25 juta manusia setiap tahun

-        70% permukaan buni diliputi air

-        air sentiasa bergerak, dalam bentuk wap air, cecair, dan ais

-        Bumi adalah sistem yang tertutup, tiada penambahan dan pengurangan jirim (matter)

-        Air yang ujud sekarang adalah juga air yang ujud berjuta-juta tahun dahulu

-        Air yang didapati adalah melalui kitaran air yang berlaku di seluruh bumi

-        97 % air tidak boleh digunakan oleh manusia, cuma 0.3% yang boleh digunakan

-        Air tawar per kapita dianggarkan jatuh dari 7,300 meter padu pada tahun 1995 ke 4,800 meter padu menjelang 1995

-        sebab-sebab:

1.               sungai berdekatan rumah

2.               pemendakan kelodak (siltation)

3.               sungai menjadi surut

4.               pencemaran

-        Pada tahun 1995, penggunaan air di Malaysia adalah 13.5 billion meter padu

Sektor	Malaysia	USA
Pengairan Industri Domestik Thermoelektrik Awam	72% 15% 13%	39% 6% 1% 39% 12%

-        Malaysia membekalkan 214 juta liter air mentah sehari ke Singapura, komoditi utama negeri Johor dengan hasil lebih RM 1 juta setahun

Penggunaan air di Malaysia

-        kita memerlukan 16 billion meter padu setahun

-        pertanian – 78%

o   perairan menggunakan 40% dari nilai tersebut

o   perairan titis boleh mengurangkan 25-90 % berbanding perairan tradisional

State	Acres irrigated (thousands)	Acres flooded, (percent)	Acres sprayed, (percent)	Acres dripped, (percent)
California	9,480	74%	19%	7%
Nebraska	7,450	47%	53%	0%
Texas	6,310	56%	43%	1%
Arkansas	4,520	85%	15%	0%
Colorado	3,310	76%	24%	0%
Kansas	3,090	32%	68%	<1%
Florida	2,130	49%	23%	28%
Wyoming	1,990	85%	15%	<1%
Montana	1,810	71%	29%	0%
United States	59,250	55%	42%	3%

-        Industri dan domestik – 20%

-        bermasalah kerana menyebabkan kemerosotan kualiti air

-        Penggunaan domestik/awam:

o   Di bandar – 300 – 400   liter/orang/hari

o   Di negara membangun – 50 –100 liter/orang/hari

SUMBER AIR TAWAR

1.   Sumber di permukaan bumi

o   air hujan

o   sungai dan alur

o   tasik dan kolam

o   takungan air

2.   Sumber di bawah permukaan air

o   air bumi

o   mata air

o   telaga

AIR HUJAN

-        Malaysia menerima 990 billion m³ setahun

-        Hujun turun secara bermusim:

o   Monsun timur laut (Nov – Mac) membawa hujan lebat ke kawasan pantai timur Semenanjung, utara Sabah, dan Selatan Sarawak

o   Monsum barat daya (Mei – Sep) membawa hujan lebat ke kawasan pantai barat Semenanjung, Sabah dan Sarawak

Alur

-        mengalirkan air ke sungai dan sedikit ke tasik

-        kadar aliran adalah kecil dan mungkin kering pada musim kemarau

Sungai

-        sumber utama air tawar di Malaysia

-        semakin tercemar akibat pembangunan pesat

-        1987 – 1995, berdasarkan kepada kajian ke atas 119 sistem sungai:

o   sangat tercemar: meningkat dari 3 – 12%

o   sedikit tercemar: menurun dari 50 – 45%

o   bersih: menurun dari 47 – 53%

-        punca pencemaran:

o   buangan sisa domestik, ternakan dan industri

o   endapan ampaian dari hakisan tanah akibat pembangunan tanah dan infrastruktur yang tidak terkawal

Tasik dan kolam

-        terjadi pada lekuk yang dasarnya tidak telap air

-        punca air dari kawasan tadahan melalui alur atau sungai, kadangkala dari bawah tanah melalui air bumi

Takungan air

-        Empangan yang dibina merentasi sungai:

o   Mengimbangi ketidakstabilan aliran sungai

o   Mengawal banjir

o   Kegunaan air di musim kemarau

o   Menghasilkan tenaga elektrik hidro

-        2 jenis takungan air:

1.               takungan air simpanan

2.               takungan air pengagihan

Sumber air di bawah permukaan bumi

-        ujud di bawah tanah terutama di kawasan akuifer dan zon ketepuan

-        akuifer adalah kawasan formasi geologi bawah permukaan bumi yang boleh menakungi air

-        permukaan bebas air bumi dipanggil aras air bumi dan zon di bawah aras ini ialah zon ketepuan

-        zon ketepuan berada di bawah tekanan hidrostatik

-        bahagian antara permukaan bumi dan air bumi dipanggil zon berudara

-        lihat rajah di bawah yang menunjukkan akuifer

-        di Malaysia, air bumi tidak digunakan kerana sumber air permukaan sudah mencukupi

-        Malaysia mempunyai bekalan air bawah tanah sebanyak 5000 billion m³

-        Batasan kepada penggunaan air bumi:

o   Belum tentu bersih (bacteria, kotoran, bendasing)

o   Pencemaran (logam berat, bahan kimia organic)

-        Penggerudian dan pengepaman air bawah tanah secara berlebihan perlu dielakkan kerana:

o   Mengeringkan alur, anak sungai, paya

o   Penyerapan air masin di kawasan persisiran pantai

o   Pemendapan tanah

o   Kewujudan lubang rongga di kawasan batu kapur

-        sumber air jika ada kecemasan

-        Denmark telah menggunakan 99% air bawah tanah

SIFAT – SIFAT AIR

-        kefahaman tentang sifat-sifat air penting kerana banyak aktiviti kimia dan biologi bergantung kepada air

o   contoh: walaupun air banyak dalam tanah, adakah ia mencukupi pada waktu penanaman

-        molekul air terbentuk oleh ikatan kovalen 2 atom Hidrogen dengan satu atom Oksigen

-        Oksigen menarik elektron lebih lebih kuat dari tarikan oleh Hidrogen, menyebabkan ketidakseimbangan pada taburan cas

1.               molekul polar

o   pelarut universal – melarutkan nutrien

o   daya lekatan (adhesion) dan kejelekatan (cohesion)

o   menarik kation

o   tertarik pada lempung bercas

2.               Ikatan Hidrogen

o   takat didih yang tinggi

o   Haba pendam yang tinggi

o   Haba spesifik yang tinggi

o   Menyebabkan ketegaran struktur lempung

3.               Tegangan permukaan (surface tension)

o   tarikan kapilari

o   lebih kecil liang, lebih tinggi air naik

o   perseimbangan antara daya lekatan dan kejelekatan

                              lom

  

             Jarak        pasir           

         Lempung padat

                             masa

-        pembajakan yang baik perlu untuk tanah pertanian

-        saliran untuk tanah pertanian:

o   pasir – sedikit pada interval singkat

o   tanah lempung – banyak pada interval panjang

Sifat fizikal dan kimia air:

1.               satu-satunya bahan yang dijumpai dalam 3 keadaan pada suhu yang terdapat di mukabumi

2.               Beku pada 0^oC dan mendidih pada 100^oC

3.               Keadaan pepejal kurang tumpat dari cecair

4.               mempunyai haba spesifik yang tinggi

5.               Air tulin mempunyai pH 7

Impak air ke atas iklim

1.               Pengumpulan dan pertukaran haba yang perlahan

^o     Haba spesifik air: 4.19 X 10³J.kg/K

^o     Haba pendam sejatan : 2.26 X 10⁶ J/kg

2.               mengawal pertukaran tenaga antara litosfera, hidrosfera, dan atmosfera:

o   pengaliran haba yang rendah

o   kesan kepada iklim mikro

o   haba spesifik yang tinggi dan haba pendam sejatan yang tinggi

KITAR HIDROLOGI

-        Kemanakah air yang turun dari langit pergi?

-        Jika kelaut, kenapa air laut tidak semakin bertambah?

-        Persoalan-persoalan ini terjawab bila kita memahami konsep kitaran air atau kitaran hidrologi

-        Kitaran hidrologi merujuk kepada pergerakan air yang berterusan samada di atas atau di bawah permukaan bumi

-        Fokus utama adalah kepada taburan dan peredaran air seperti dalam rajah

-        tiada titik permulaan dan titik akhir, sentiasa berputar membentuk satu putaran yang dijanakan oleh tenaga matahari

-        proses-proses penting dalam kitaran hidrologi:

Sejatan (Evaporation)

-        Sejatan adalah proses pemindahan cecair air ke atmosfera

-        Air dari permukaan bumi atau lautan akan disejatkan ke udara.

-        Air ini seterusnya mengalami proses pemeluwapan (condensation) dan bertukar menjadi cecair dalam bentuk manik-manik awan.

-        Di bawa oleh angin ke tempat lain sebelum menjadi cukup berat untuk jatuh ke bumi sebagai kerpasan (precipitation)

-        Bergantung dari sumber sejatan, sejatan boleh dibahagikan kepada:

1.               sejatan permukaan air

2.               sejatan permukaan tanah

3.               sejatan salji dan air batu

4.               sejatan pintasan vegetasi

5.               sejatan di atmosfera

6.               sejat transpirasi (evapotranspiration)

-        Faktor-faktor yang mempengaruhi sejatan:

1.               sinaran matahari

2.               kelembapan bandingan

3.               luas permukaan

4.               kelajuan angin

5.               suhu udara

6.               tekanan udara

-        Wap air yang masuk ke atmosfera:

o   82% dari lautan

o   18% dari permukaan bumi

-        Sejatan adalah proses yang berterusan, akan berhenti apabila atmosfera mencapai tekanan wap tepu (saturation vapor pressure)

-        5 ton tumbuhan (berat kering) akan mengeluarkan 2000 ton air melalui sejat transpirasi

-        1 ekar ladang jagung akan mengeluarkan 1.23 juta liter air sejat transpirasi dalam masa 3 bulan

Kerpasan (precipitation)

-        Kerpasan yang lazim adalah hujan, hujan batu, salji, dan embun.

-        Hampir 100% hujan yang turun ke laut akan jatuh ke laut. Hujan yang berlaku di kawasan berhutan, tidak terus sampai ke permukaan bumi, tetapi dipintas oleh kanopi

-        Setelah simpanan kanopi penuh, barulah air hujan tadi jatuh ke bumi

Proses di permukaan bumi

-        Apabila air sampai ke bumi, sebahagiannya menyusup ke dalam tanah hingga ke lapisan tidak telap air

-        Di sempadan ini air mengalir ke bawah tanah dan akan keluar sebagai mata air ke sungai dan tasik

-        Sebahagian air yang jatuh ke permukaan bumi akan mengalir terus di atas permukaan bergantung kepada ketepuan tanah, keupayaan susuan dan terus ke dalam sungai dan tasik.

Air larian

-        air larian adalah aliran air di permukaan tanah melalui alur, dan sungai

-        bergantung kepada kecerunan dan keadaan permukaan

-        berlaku apabila intensiti hujan melebihi kadar penyusupan dan keupayaan sejatan

Penyusupan

-        proses kemasukan air ke dalam tanah

-        dipengaruhi oleh keliangan, tekstur, keadaan permukaan, dan intensiti hujan

-        kadar penyusupan berkurangan sehingga ke satu kadar yang tetap

-        proses yang mempengaruhi penyusupan:

1.               sebaran balik air tanah: simpanan air tanah

2.               penelusan – pengaliran air terus ke zon ketepuan

3.               kenaikan kapilari

Di Malaysia:

Jumlah hujan tahunan            -           990 bil m³

Kembali ke atmosfera            -           360

Aliran permukaan                   -           566

Takungan air bumi                 -           64

                                                                                                                                   

Jumlah sumber air                  -           630 bil m³

Sejat-transpirasi (Evapotranpiration) - ET

-        Mengukur kehilangan air dari tanah disebabkan oleh kehilangan wap air adalah mudah tetapi menetukan kehilangan air terus dari tanah (sejatan) dan kehilangan melalui permukaan daun (transpirasi) adalah susah

-        Oleh itu, kedua-dua proses digabungkan menjadi sejat-tanspirasi

-        Dilihat dari sudut produktiviti tanaman, sejat-transpirasi adalah proses yang membazirkan air

-        Tetapi dari satu sudut yang lain. Komponen transpirasi ini diperlukan untuk penyejukan, pengangkutan nutrien dan fotosintesis

-        Kadar sejat-transpirasi potensi (PET) boleh menunjukkan betapa cepat air hilang dari sistem tanah-tanaman yang ditanam padat jika kandungan air tanah tetap pada kadar optima

-        PET biasanya ditentukan oleh angkubah iklim seperti suhu, kelembapan bandingan, tutupan awan, kelajuan angin yang mempengaruhi perbezaan tekanan wap air antara tanah, daun, kawasan berair, dan atmosfera

-        PET boleh anggarkan berdasarkan persamaan:

PET = 0.65 X bacaan besen sejatan

            Kesan Kandungan air tanah kepada PET

-        Sejatan dari permukaan tanah pada suhu tertentu ditentukan oleh kelembapan permukaan tanah dan kebolehan tanah untuk menambah air apabila berlaku sejatan

-        Biasanya pergerakan kapilari air sangat terhad dan permukaan yang kering apabila sejatan berlaku akan menyebabkan sejatan yang berikutnya perlahan

-        Tetapi akar tanaman masuk kedalam tanah dan sebahagian besar air hilang melalui proses sejat-transpirasi adalah dari tanah bawah

Defisit air dan tegasan air tanaman

-        untuk kawasan tanaman padat yang dibekalkan air secukupnya, ET biasanya menyamai PET

-        tetpi apabila kandungan air kurang dari optima, pokok tidak dapat mengambil air dengan cepat untuk memenuhi kehendak PET

-        Jika air sejat dari daun lebih cepat dari air masuk ke dalam akar, pokok akan hilang tekanan ketegaran dan akan layu

-        Dalam keadaan ini, ET kurang dari PET dan pokok mengalami tegasan air (water stress)

-        Perbezaan antara PET dan ET dipanggil defisit air

-        Perbezaan PET dan ET yang tinggi menunjukkan keadaan tegasan air yang tinggi

-        Dalam keadaan tegasan air, tanaman mula menutup stomata pada permukaan daun untuk mengurangkan kehilangan wap air dan menghalang kelayuan

-        Penutupan stomata akan menyebabkan:

1.     tumbesaran terhalang kerana kekurangan CO₂ untuk fotosintesis

2.     pemanasan permukaan daun apabila tenaga matahari diserap kerana kurang daya penyejukan

Kesan radiasi matahari keatas PET

-        sinar matahari yang tepat akan menyebabkan sejatan tinggi

-        tutupan oleh awan mengurangkan sejatan

-        sudut pancaran yang rendah juga mengurangkan sejatan

Kesan kanopi tanaman ke atas ET

-        penutupan yang luas akan mengurangkan sejatan tetapi meningkatkan transpirasi

-        oleh itu sumbangan transirasi adalah paling tinggi sewaktu tanaman matang dan pada masa yang sama sejatan paling minima

Kesan sifat tanaman

-        sifat tanaman seperti kedalaman akar, tempoh hayat tanaman, dan bentuk daun memepengaruhi ET sepanjang musim penanaman

-        untuk tanaman bermusim, ET dipengaruhi oleh masa dalam tempoh penanaman

Mengawal ET

-        kehilangan air berkait rapat dengan jumlah luas permukaan daun yang terdedah kepada sinar matahari

-        beberapa cara untuk mengawal supaya ET dan PET seimbang:

1.     tambah air melalui pengairan

2.     jika tumbesaran mendadak sebelum tempoh matang akan mengurangkan air, kurangkan faktor yang mempengaruhi tumbesaran seperti pembajaan pada kadar yang sederhana

3.     kurangkan penanaman pada setiap unit kawasan

4.     kurangkan rumpai

Mengawal sejatan

-        amalan yang berkesan untuk mengawal sejatan biasanya amalan yang boleh menutup permukaan tanah

-        antaranya ilah menggunakan sungkupan samada menggunakan sisa tanaman atau bahan sintetik seperti plastik

-        selain itu pembajakan secara konservatif juga boleh mmengurangkan kehilangan air melalui sejatan

Kepentingan kitar hidrologi

-        menganalisa aktivi manusia sebagai agen utama sumber air:

o   meransang hujan

o   mengurangkan sejatan

o   mengubah dan mengawal penggunaan tanah dan rupabentuk bumi

o   mengawal kadar penyusupan

o   mengawal kadar aliran permukaan

o   pengambilan penyedutan air bumi

- menilai kedapatan air

AIR TANAH

-        Apabila air hujan atau air saliran masuk ke dalam tanah, sebahagian akan disimpan dalam tanah dan sebahagian lagi akan menyusup ke dalam tanah

-        Jumlah yang tersimpan di dalam tanah bergantung kepada: jumlah, saiz, bentuk, dan susunan

o   bahan organik

o   mineral

Penyusupan

-        kemasukan air dalam tanah

o   keupayaan penyusupan

§  kadar maksima tanah boleh menyerap air dalam keadaan tertentu

-        Jika:

o   intensiti hujan < keupayaan  penyusupan

kadar penyusupan = intensiti hujan

o   intensiti hujan > keupayaan penyusupan

kadar penyusupan = keupayaan penyusupan, dan lebihan hujan berkumpul di permukaan tanah atau mengalir ke sungai

-        kadar penyusupan diukur dalam unit kedalaman per unit masa, sama seperti intensity hujan, yang bermaksud kedalaman satu lapisan air yang membasahi tanah dalam sesuatu masa

-        permukaan tanah bertindak seperti tapis yang menentukan lorong air hujan yang mengalir ke sungai

-        air yang tidak menyusup masuk akan mengalir di permukaan manakala air yang menyusup akan bergerak dengan perlahan

-        semasa di permukaan, air boleh menghakis tanah atas dan sisa organik dan juga menjadi agen utama kepada pembentukan lanskap

Proses penyusupan

-        tanah mengandungi jutaan zarah pasir, kelodak dan lempung yang tersusun membentuk ruang liang yang berbagai saiz

-        Jumlah runag liang ini dipanggil keliangan tanah (soil pores)

-        penyusupan melibatkan 3 proses:

o   kemasukan melalui permukaan tanah

o   simpanan air tanah

o   pergerakan melalui tanah

-        kadar penyusupan menurun dengan cepat pada awal hujan, sehingga mencapai kadar tetap selepas 1 atau 2 jam hujan berhenti

Faktor yang mempengaruhi penyusupan:

1.               ciri hujan

2.               sifat tanah

3.               vegetasi

4.               penggunaan tanah

Sifat Tanah

-        Tanah berfungsi sebagai media yang membolehkan air menyusup masuk dari permukaan tanah

-        Keberkesanan tanah sebagai agen pengangkut air bergantung kepada saiz dan juga ketetapan liang dalam tanah

-        Secara umumnya, saiz liang yang membolehkan air bergerak kedalam tanah dan kadar penyusupan bergantung kepada:

o   Saiz partikel tanah (tekstur)  

o   kekuatan aggregat tanah

o   susunan aggregat dan partikel tanah (struktur)

-        kadar penyusupan tinggi jika saiz liang besar dan juga kesinambungan liang tinggi

-        Adalah penting untuk mengekalkan liang ronggayang tetap terutamanya pada permukaan tanah

-        Biasanya, penurunan kadar penyusupan diikuti oleh pembentukan lapisan padat pada permukaan tanah

-        Lapisan ini adalh hasil daripada pemecahan struktur tanah disebabkan samada oleh hentakan titisan hujan, aliran air pada permukaan tanah, dan kemasukan partikel halus pada keliling partikel besar menyababkan pembentukan lapisan yang tidak telus air

-        Penutupan permukaan tanah boleh diatasi dengan menutup permukaan tanah dengan sungkupan, sisa tanaman, atau bahan plastik

-        Keberkesanan penutupan permukaan tanah mengatasi masalah ini dapat dilihat pada graf di bawah:

-        Graf menunjukkan bagaimana kadar penyusupan berkurang setelah sungkupan dibuang kerana pembentukan lapisan yang tidak telus air bermula

-        Setelah lapisan tidak telap air ini dibuang, kadar penyusupan meningkat

Vegetasi

-        Vegatasi dapat mengurangkan pembentukan lapisan tidak telap air

-        Pada umumnya, vegetasi adalah lebih penting dalam mengawal kadar penyusupan berbanding jenis dan tekstur tanah

Faktor lain

-        Antara faktor lain adalah kecerunan curam, kandungan air tanah sebelum hujan, dan juga suhu air bagi kawasan sejuk, serta Pengurusan

-        Grafa di bawah menunjukkan kesan Pengurusan pembukaan tanah yang berbeza keatas kadar penyusupan air

Faktor yang menyebabkan kadar penyusupan berkurangan:

1.     jumlah dan saiz liang

2.     kehadiran zarah lempung

3.     impak titisan hujan

-        hujan lebat yang panjang:

o   memadatkan permukaan tanah

o   menyerakkan zarah halus tanah dan menyebabkan liang tanah tersumbat

o   menurunkan potensi simpanan air tanah

o   menyebabkan lempung mengembang

o   tanah menjadi tepuair

-        tanah yang bertekstur kasar seperti pasir mempunyai liang besar dan saliran air mudah manakala tanah bertekstur halus seperti lempung memperlahankan saliran air

-        tanah yang mempunyai bahan organic yang tinggi dan lempung yang rendah menjadikan struktur tanah longgar dan peroi dan memudahkan penyusupan air

-        kelembapan asal tanah penting dalam menentukan jumlah air yang boleh menyusp dan disimpan

-        tutupan vegetasi dan penggunaan tanah mempengaruhi penyusupan air

Siri	Kekuatan (kN/m2)	Kadar penyusupan (mm/h)
Melaka Durian Batu Anam	284.07 106.87 143.42	146.8 43.4 12.2

Kesan kekuatan tanah (shear strength) ke atas kadar penyusupan

Tempat di ukur	Kegunaan tanah	Kadar kehilangan tanah (kg/m2/tahun)
Sg Gombak Sg. Telom Sg. Bertam Sg. Kial Sg. Gombak Sg. Batu	Hutan Hutan Teh Sayuran Perlombongan Bandar	0.004 0.034 0.673 1.009 0.495 0.800

  Kesan penggunaan tanah ke atas kehilangan tanah

-        manipulasi vegetasi dan penggunaan tanah seperti penebangan hutan dan penanaman berbagai jenis tanaman mengakibatkan kadar penyusupan yang berbeza walaupun dalam kawasan hujan dan jenis tanah yang sama

Penentuan dan Anggaran Keupayaan Penyusupan

1.               Double-ring infiltrometer

2.               Sprinkling infiltrometer

3.               Plots or small drainage basin

4.               Rainfall simulator

-        Double ring infiltrometer adalah kaedah yang digunakan untuk mengukur kadar penyusupan air secara menegak

-        Gelang disebelah luar digunakan untuk mengawal pergerakan air secara mendatar di gelung sebelah dalam

-        Kadar penyusupan di ukur hanya bagi gelung sebelah dalam di mana pergerakan air adalah secara menegak

Kelembapan tanah

-        peratus kandungan air dalam tanah berdasarkan kepada isipadu dan berat

-        kandungan air tanah boleh dinyatakan dalam bentuk kandungan air mengikut berat dan kandungan air mengikut isipadu

-        oleh kerana kita memikirkan bahawa system akar pokok meneroka tanah mengikut kedalaman, maka kita biasanya menyatakan kerpasan sebagai kedalaman

-        oleh itu, kandungan air mengikut berat juga boleh dinyatakan sebagai nisbah kedalaman

-        nilai bagi nisbah kedalaman dan kandungan air mengikut isipadu adalah sama

-        contohnya, kandungan air mengikut berat sebanyak 0.1 m³ air per m³ tanah,  nisbah kedalaman adalah 0.1 m per m kedalaman tanah

-        Contoh pengiraan:

Berat tanah basah       = 100 g

Berat tanah kering      = 70 g

Kandungan air mengikut berat (θ_m):

30/70 = 0.43 kg air/1 kg tanah kering

-        kandungan air mengikut berat biasanya dinyatakan dalam bentuk berat kering tanah

-        Untuk mengira kandungan air mengikut isipadu (θ_v) , kita mesti tahu ketumpatan pukal tanah kering (ρ_b)

-        Ketumpatan pukal tanah kering pada tanah biasa adalah 1.3 g/cm³

-        Hubungan antara kandungan air mengikut berat dan mengikut isipadu ialah:

              θ_v = ρ_b X θ_m

Kaedah penentuan air tanah

1.               Gravimetrik

2.               Blok rintangan elektrik

3.               Serakan neutron

4.               Time-domain reflectometry

-        kelembapan zon akar tumbuhan hanya 0.064% sahaja daripada 39 juta km³ air tawar dunia

-        sungguhpun kecil, kita bergantung kepadanya untuk sumber makanan

-        kelembapan tanah yang tinggi tidak sesuai untuk tangki septic dan operasi saliran air, menyukarkan pembajakan dan penuaian hasil pertanian

Simpanan air dalam tanah

-        air disimpan di dalam ruang liang tanah

-        pada simpanan maksimum, tanah dikatakan telah tepuair dan kelembapan tanah tepuair adalah sama dengan jumlah keliangan tanah tersebut

-        air dipegang dengan kuat oleh liang mikro, dan air tersalir dengan mudah dari liang makro

-        kadar saliran menurun apabila kelembapan tanah menurun sehingga air ytang tinggal hanyalah air yang dipegang kuat oleh liang kecil tanah

-        Kelembapan ketika ini dipanggil Muatan Tanah (Field capacity)

-        Potensi air ketika ini ialah antara 10 – 33 kPa bergantung kepada tekstur tanah

-        Pada peringkat air tanah tidak boleh lagi diserap oleh tumbuhan, tumbuhan akan layu

-        Pada peringkat ini, air tanah berada pada Titik layu (wilting point) iaitu pada tekanan 1500 kPa

Keupayaan air tanah

-        apabila air dicampur kepada tanah, kedudukan tenaga air berkurang

-        jumlah tenaga yang hilang bila air tertarik pada tanah berkait rapat dengan tenaga yang diperlukan untuk menarik molekul air tersebut dari tanah oleh tumbuhan

-        Penambahan air menghasilkan tenaga kejelekatan antara molekul-molekul air

-        Tenaga ini tidak besar, jadi air tidak hilang tenaga potensi dengan banyak

-        Dengan itu air mudah disedut oleh tumbuhan

-        Air yang dipegang oleh tanah dinyatakan menggunakan istilah keupayaan air

-        Keupayaan air dinyatakan dalam nilai negatif

-        Sebaliknya, jika dinyatakan dalam bentuk positif, ia dinamakan tegangan (tension)

-        Air yang dipegang oleh tanah dipanggil keupayaan matrik

-        Bila air ditambah, daya kejelekatan tidak cukup besar untuk memegang air, menyebabkan air bergerak ke bawah oleh daya gravity

-        Ini dalah keupayaan gravity, yang penting hanya bila tanah tepu

-        Air yang boleh digunakan oleh tanah ialah air tersimpan yang boleh diserap oleh tumbuhan

-        90% air diserap secara pasif bergantung kepada kawasan daun (haba, angin, kelembapan)

-        akar menjalar ke kawasan berair, ini proses yang penting kerana pergerakan air melalui kapilari adalah perlahan

-        serapan aktif berlaku apabila garam terkumpul di dalam akar menyebabkan air masuk melalui proses osmosis

             

 kandungan air tanah              =          Berat Air                            

    mengikut berat                    Berat tanah kering-oven

         (θ_m)

                                    =          berat tanah basah – berat tanah kering-oven

                                                            berat tanah kering-oven

  kandungan air tanah =          Isipadu air       

  mengikut isipadu                  Isipadu tanah

          (θ_v)

                                   

                        =                             berat air/ketumpatan air                         

                                       berat tanah kering ketukar/ketumpatan pukal tanah

                        =                      berat air          x          ketumpatan pukal

                                                berat tanah                  ketumpatan air

   ketumpatan air ~ 1gcm^-3  dan  berat air/berat tanah kering oven x 100 ialah θ_m, maka

            kandungan air tanah               =          θ_m   x   ketumpatan Pukal (KP)

            mengikut isipadu

                        (θ_v)

-        contoh pengiraan:

Sampel tanah diambil dari lapangan dan diletakkan dalam alat penyampel, ditimbang, dan dikeringkan dalam oven pada 105^oC dan ditimbang semula. 

            Ukurannya adalah seperti berikut:

            Berat tanah basah                   =          159 g

            Berat tanah kering-oven         =          134 g

            Berat alat penyampel             =          41 g

            Ketumpatan tanah                  =          1.4 gcm^-3

            a) θ_m 

                       

            Berat tanah basah                   =          159 – 41          =          118 g

            Berat tanah kering oven         =          134 – 41          =          93 g

                                    θ_m                    =          118 – 93 g       =          0.269

                                                                            93 g

            b)                     θ_v                                  =          0.269  x  1.4    =          0.3766

Graf menunjukkan kadar pegangan air pada tekstur tanah yang berbeza.

Graf menunjukkan jumlah air yang dikeluarkan oleh tanah yang berbeza tekstur apabila tekanan dikenakan pada tanah.

      Perseimbangan Air

-        perseimbangan air adalah penggabungan kaedah hidrometeorologi, fizik tanah, dan hidrologi air tanah untuk mengetahui imbangan antara hujan dan aliran keluar air melaui proses sejat-transpirasi, recas air tanah dan aliran sungai bagi sesuatu profil tanah atau keseluruhan lembangan saliran atau kawasan tadahan hujan pengetahuan mengenai keseimbangan air penting untuk:

1.     mendapatkan rekod berterusan kelembapan tanah, sejat-transpirasi sebenar, recas air tanah dan aliran sungau dari rekod meteorologi dan pemerhatian ke atas tanah dan vegetasi

2.     mendapatkan anggaran keperluan perairan, tegasan air tanaman dan vegetasi boleh bertahan, ramalan aliran sungai dan elevasi aras air

3.     menjanakan data jangka panjang kelembapan tanah, air tanah dan aliran sungai untuk kajian kesesuaian ekonomi dan ekologi dalam perancangan sumber tanah dan air

-        imbangan air adalah alat penting dalam analisis masalah air di sesuatu kawasan

-        komponen penting dalam imbangan air adalah (lihat gambarajah):

1.     Kerpasan (Precipitation) – P

2.     Pintasan (Interception) – I

3.     Sejat-transpirasi sebenar (Actual Evapotranspiration) – AET

4.     Larian permukaan (Overland Flow) – OF

5.     Pertukaran air tanah (change in soil moisture) –  ∆SM

6.     Pertukaran simpanan air bawah tanah (change in groundwater storage) – ∆GWS

7.     Aliran air bawah tanah (groundwater runoff) – GWR

          

-        Perseimbangan Imbangan air adalah seperti berikut:

P = I + AET + OF + ∆SM + ∆GWS + GWS

-        Sekiranya pengiraan dibuat secara tahunan, tiada perubahan kelembapan tanah dan simpanan air bawah tanah, maka persamaan di atas boleh dipermudahkan menjadi:

                       

                                                P = I + AET + Aliran alur

-        pengukuran imbangan air dapat menghasilkan maklumat hidrologi tentang saling hubung antara iklim, penggunaan tanah, air bawah tanah dan air larian

-        maklumat yang diperolehi diplotkan untuk mendapatkan ringkasan mengenai berbagai maklumat bermusim sesuatu kawasan termasuk (lihat 2 graf di bawah):

1.     pola hujan

2.     sejat-transpirasi

3.     air larian

4.     masa kelembapan tanah berkurangan

5.     recas kelembapan

6.     lebihan kelembapan

-        graf pertama di atas menunjukkan bahawa pada bulan antara Januari – Mac, kelembapan adalah defisit, dan AET kurang dari PET menunjukkan berlakunya tegasan air tanaman

-        oleh itu hujan yang turun mulai bulan Mac adalah digunakan untuk menambah air tanah

-        setelah air tanah direcas, kelembapan berlebihan maka oleh itu larian permukaan meningkat apabila kelembapan berlebihan

-        graf yang berikut pula menunjukkan kekurangan kelembapan adalah tinggi antara bulan Jan – Mac

-        Hujan yang turun digunakan sepenuhnya untuk recas air tanah, maka tiada air larian

-        Di pertengahan bulan May berlaku kekurangan lembapan, AET kurang dari PET, berlaku tegasan air tanaman