siklus hidrologi

A.    TEORI SIKLUS HIDROLOGI

Secara umum hidrologi dimaksudkan sebagai ilmu yang menyangkut masalah air. Akan tetapi dengan alasan-alasan praktis hanya dibatasi pada beberapa aspek saja. Konsep pokok untuk ilmu hidrologi adalah siklus hidrologi yang didefinisikan sebagai berikut: " Hidrologi adalah ilmu tentang seluk beluk air di bumi, kejadiannya, peredarannya dan distribusinya, sifat alam dan kimianya, serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungan dengan kehidupan" (Federal Council for Science and Technology, USA, 1959 dalam Varshney, 1977).

Lebih jauh Ray K. Linsley dalam Yandi Hermawan (1986), menyatakan pula bahwa:" Hidrologi ialah ilmu yang membicarakan tentang air yang ada di bumi, yaitu mengenai kejadian, perputaran dan pembagiannya, sifat kimia dan fisika air, serta reaksinya terhadap lingkungan termasuk hubungannya dengan kehidupan"Singh, 1992 menyatakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang membahas karakteristik menurut waktu dan ruang tentang kuantitas dan kualitas air bumi, termasuk di dalamnya proses hidrologi, pergerakan, penyebaran, sirkulasi tampungan, eksplorasi, pengembangan dan manajemen.

Dari beberapa pendapat di atas dapat dikemukakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang air, baik di atmosfer, di bumi, dan di dalam bumi, tentang perputarannya, kejadiannya, distribusinya serta pengaruhnya terhadap kehidupan yang ada di alam ini.

Studi tentang air dirasakan semakin penting, terutama di negara-negara berkembang yang masih masalah budaya dan teknologi dalam penelolaan air yang sesuai dengan lingkungannya. Cabang ilmu yang mempelajari tentang air tersebut adalah Hidrologi. Secara etimologi, berasal dari dua kata, yaitu hidro = air, dan logos = ilmu.

Dengan demikian secara umum hidrologi dapat berarti ilmu yang mempelajari tentang air. Hidrologi berasal dari bahasa Yunani, Hydrologia, yang berarti "ilmu air". Hidrologi adalah cabang ilmu teknik sipil yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh Bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air. Orang yang ahli dalam bidang hidrologi disebut hidrolog, bekerja dalam bidang ilmu bumi dan ilmu lingkungan, serta teknik sipil dan teknik lingkungan.

Ruang lingkup ilmu hidrologi meliputi hidrometeorologi, hidrologi air permukaan, hidrogeologi, manajemen limbah dan kualitas air, dimana air memiliki peranan penting. Adapun ilmu oseanografi dan meteorologi tidak termasuk dalam ruang lingkup bahasan cabang-cabang ilmu hidrologi, karena air hanya satu dari aspek penting lainnya.

Penelitian Hidrologi juga memiliki kegunaan lebih lanjut bagi para ilmuan teknik lingkungan, kebijakan lingkungan, serta perencanaan. Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan debit air banjir serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan jembatan.

Konsep yang umum itu, kini telah berkembang sehingga cakupan obyek hidrologi menjadi lebih jelas. Menurut Marta dan Adidarma (1983), bahwa hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang terjadinya, pergerakan dan distribusi air di bumi, baik di atas maupun dibawah permukaan bumi, tentang sifat kimia dan fisika air serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubunganya dengan kehidupan. Kebearadaan air dalam kehidupan merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting, sebab semua mahkluk hidup di bumi membutuhkan air sebagai salah satu sumber kehidupan.

Berdasarkan konsep tersebut, hidrologi memiliki ruang lingkup atau cakupan yang luas. Secara substansial, cakupan bidang ilmu itu meliputi:

Ø  Asal mula dan proses terjadinya air

Ø  Pergerakan dan penyebaran air

Ø  Sifat-sifat air

Ø  Keterkaitan air dengan lingkungan dan kehidupan

Hidrologi merupakan suatu ilmu yang mengkaji tentang kehadiran dan gerakan air di alam. Studi hidrologi meliputi berbagai bentuk air serta menyangkut perubahan-perubahannya, antara lain dalam keadaan cair, padat, gas, dalam atmosfer, di atas dan di bawah permukaan tanah (air tanah), distribusinya, penyebarannya, gerakannya dan lain sebagainya, temasuk di dalamnya mengkaji asal usul air tanah.

Secara meteorologis, air merupakan unsur pokok paling penting dalam atmofer bumi. Air terdapat sampai pada ketinggian 12.000 hingga 14.000 meter, dalam jumlah yang kisarannya mulai dari nol di atas beberapa gunung serta gurun sampai empat persen di atas samudera dan laut. Bila seluruh uap air berkondensasi (mengembun) menjadi cairan, maka seluruh permukaan bumi akan tertutup dengan curah hujan kira-kira sebanyak 2,5 cm.

Keberadaan akan air saat ini tidak saja sebagai kebutuhan konsumsi semata namun air juga memiliki berbagai kegunaan dalam aplikasinya bagi manusia seperti; kajian air dalam sains, air dan seni, air dan kesehatan, udara dan air serta air dan tanaman. Air jika tidak dikelola secara baik dan bijak sana juga akan memberikan dampak yang buruk bagi mahkluk hidup di bumi, hal ini terjadi bilamana bumi kehilangan atau semakin berkurangnya sumberdaya air, dan dampak buruk tersebut dapat pula terjadi akibat dari adanya proses pencemaran sehingga rusaknya kualitas air sehinga mahkluk hidup tidak dapat lagi mengambil manfaat air bersih dan sehat sebagai kebutuhan hidup.

Hutan merupakan unsur terpenting dalam menjaga dan memproduksi air, dengan terjaganya hutan maka akan menjamin ketersediaan air di dalam bumi.

Agroforestry merupakan bagian terpenting yang tak terpisahkan dengan hutan. Sebagai salah satu bagian dari kawasan hutan peranan agroforestry terhadap air adalah pengontrolan aliran permukaan harian pada skala plot dapat dievaluasi dengan menggunakan model wanulcas. Dampak alih guna lahan terhadap neraca air harian pada skala bentang lahan dapat dipelajari dengan menggunakan model genriver dan model fallow memprediksi dampak alih guna lahan terhadap neraca air tahunan.

Mungkin selama ini kita tidak pernah mengetahui jika air yang selalu kita hadapi ternyata menyimpan berbagai keajaiban air sebagaimana yang pernah dikaji dan diteliti oleh ilmuan jepang.

B.     SIKLUS HIDROLOGI

Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

1)       Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.

2)       Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

3)       Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

 Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

 

Gambar 1.Siklus Hidrologi

C.    Siklus Air (Siklus Hidrologi) di Bumi

Daur hidrologi sering juga dipakai istilah water cycle atau siklus air. Suatu sirkulasi air yang meliputi gerakan mulai dari laut ke atmosfer, dari atmosfer ke tanah, dan kembali ke laut lagi atau dengan arti lain siklus hidrologi merupakan rangkaian proses berpindahnya air permukaan bumi dari suatu tempat ke tempat lainnya hingga kembali ke tempat asalnya.

Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi. Air di atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besar di atas benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naik lagi sehingga cukup tinggi/dingin untuk terjadi kondensasi.

Uap air berubah jadi embun dan seterusnya jadi hujan atau salju. Curahan (precipitation) turun ke bawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut melengkapi siklus air.

Dalam perjalanannya dari atmosfer ke luar, air mengalami banyak interupsi. Sebagian dari air hujan yang turun dari awan menguap sebelum tiba di permukaan bumi, sebagian lagi jatuh di atas daun tumbuh-tumbuhan (intercception) dan menguap dari permukaan daun-daun. Air yang tiba di tanah dapat mengalir terus ke laut, namun ada juga yang meresap dulu ke dalam tanah (infiltration) dan sampai ke lapisan batuan sebagai air tanah.

Sebagian dari air tanah dihisap oleh tumbuh-tumbuhan melalui daun-daunan lalu menguapkan airnya ke udara (transpiration). Air yang mengalir di atas permukaan menuju sungai kemungkinan tertahan di kolam, selokan, dan sebagainya (surface detention), ada juga yang sementara tersimpan di danau, tetapi kemudian menguap atau sebaliknya, sebagian air mengalir di atas permukaan tanah melalui parit, sungai, hingga menuju ke laut ( surface run off ), sebagian lagi infiltrasi ke dasar danau-danau dan bergabung di dalam tanah sebagai air tanah yang pada akhirnya ke luar sebagai mata air.

Siklus hidrologi dibedakan ke dalam tiga jenis yaitu:

1.        Siklus Pendek : Air laut menguap kemudian melalui proses kondensasi berubah menjadi butir-butir air yang halus atau awan dan selanjutnya hujan langsung jatuh ke laut dan akan kembali berulang.

 

Gambar 2. Siklus Hidrologi Pendek

2.    Siklus Sedang : Air laut menguap lalu dibawa oleh angin menuju daratan dan melalui proses kondensasi berubah menjadi awan lalu jatuh sebagai hujan di daratan dan selanjutnya meresap ke dalam tanah lalu kembali ke laut melalui sungai-sungai atau saluran-saluran air.

 

Gambar.3.Siklus Sedang

3.    Siklus Panjang : Air laut menguap, setelah menjadi awan melalui proses kondensasi, lalu terbawa oleh angin ke tempat yang lebih tinggi di daratan dan terjadilah hujan salju atau es di pegunungan-pegunungan yang tinggi. Bongkah-bongkah es mengendap di puncak gunung dan karena gaya beratnya meluncur ke tempat yang lebih rendah, mencair terbentuk gletser lalu mengalir melalui sungai-sungai kembali ke laut.

Gambar.4.Siklus Panjang

Unsur-unsur utama dalam siklus hidrologi :

a)      Evaporasi: penguapan dari badan air secara langsung

b)      Transpirasi: penguapan air yang terkandung dalam tumbuhan

c)      Respirasi: penguapan air dari tubuh hewan dan manusia

d)     Evapotranspirasi: perpaduan evaporasi dan transpiras.

e)      Kondensasi: proses perubahan wujud uap air menjadi titik-titik air sebagai hasil pendinginan

f)       Presipitasi: segala bentuk curahan atau hujan dari atmosfer ke bumi yang meliputi hujan air, hujan es, hujan salju

g)      Infiltrasi: air yang jatuh ke permukaan tanah dan meresap ke dalam tanah

h)      Perkolasi: air yang meresap terus sampai ke kedalaman tertentu hingga mencapai air tanah atau groundwater

i)         Run off: air yang mengalir di atas permukaan tanah melalui parit, sungai, hingga menuju ke laut.

Gambar.5. Unsur Utama Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi digambarkan secara lengkap.

Unsur-unsur meteorology meliputi :

a)    Presiptasi = hujan

b)    Evaporasi = penguapan

c)     Evapotranspirasi = penguapan danau

d)    Temperature = tekanan / suhu

e)    Tekana udara = humadity (air)

f)    Sinar matahari = radiasi / pancaran

g)    Kecepatan angin

h)   Matahari: Merupakan unsur He = H + t (panas atau energi)
Jelas akan terjadi perubahan temperatur (to) naik atau panas udara mengembang dan tekanan udara mengecil (p)

i)     Absorpsi = sebagian sinar matahari yang masuk kedalam tanah

j)     Refeksi = sebagian sinar matahari yang dipantulkan ke udara

k)   Defraksi = sebagian sinar matahari yang dipantulkan kemanusia dan tumbuhan
Panas tidaknya tergantung sudut dating sinar matahari

l)     Topografi = daerah yang lebih tinggi, lebih tinggi sinar matahari disbanding yang lebih rendah.

Unsur-unsur meteorology:

Ø temperature(t)

Ø  tekanan udara(p)

Ø  kelembaban udara(b)

Ø  angin

Ø Hujan (P)

Ø Tebal hujan diukur dalam (mm)

Ø Intensitas diukur dalam (mm/dt), (mm/mt)

Ø I = tebal hujan

Ø Lama hujan

Cth ; daerah A ; 15/11/07 = 50 mm

 = 8.00 – 9.30

= 6,5 mm/mt

= 0,072 1,5 = 90

90 = 6,5 mm/dt = 4,32 mm/jam 90.60

a.         Presipitasi (hujan)

Yang perlu diketahui dalam hal ini ada dua macam :

1.    Jumlah hujan, satuannya mm atau cm

2.    Intensitas hujan. Yaitu jumlah curah hujan persatu- satuan waktu, satuannya: mm/det, mm/jam, cm/dt, cm/jam.

Derajat Hujan Intensitas Curah Hujan (Mm/Menit) Kondisi
Hujan sangat lemah < 0,02 Tanah agak basah (sedikit) Hujan lemah 0,02 – 0,05 Tanah menjadi basah semuanya tetapi sulit membuat puddel Hujan normal 0,05 – 0,25 Dapat dibuat puddel dan bunyi curah hujan kendengaran Hujan deras 0,25 – 1 Air tergenang diseluruh permukaan tanah dan bunyi curah hujan kedengaran dari genangan Hujan sangat deras > 1 Hujan seperti ditumpahkan. Saluran dan drainase meluap

b.         Pengukuran curah hujan

Ada dua cara untuk mengukur curah hujan :

1.    Secara manual

Dengan menggunakan alat penakar curah hujan.yaitu, tabung kaca berskala, pada saat melakukan alat ini diletakkan ditempat datar dan syaratnya;

·       Tempat datar dan aman

·       Merata penempatan dan mudah dijangkau

·       Tidak ditempat bayangan hujan

·     Tingginya 20-40 cm dan max diamati 3 x 06.00, 12.00, 18.00

2.    Secara otomatis

Biasanya pencatatan 1 minggu sekali, tipe alat yang digunakan :

·      Tilting bucket

·      Syphon/Sifon

Distribusi curah hujan

Curah hujan pada suatu wilayah jarang sekali merata apalagi pada wilayah yang luas dan bergunung-gunung. Adapun faktor yang mempengaruhi distribusi hujan adalah:
            1. Lattitude (letak lintang).

2.Altitude (ketinggian dari permukaan laut)

3. Posisi pada daerah yang luas

4. Jarak dari sumber penguapan

5. Topografi (adanya gunung yang menghalangi curah hujan)
6. Angin

7. Temperatur (laut dan tanah)

Ada tiga cara untuk memperkirakan hujan wilayah(rainfall), berdasarkan data curah hujan local.

1.    Cara rata-rata Aljabar (arithmatik mean methiods)

Syarat data curah hujan yang di hitung dengan cara ini adalah:
a).  Daerah cukup datar (elevasi atau ketinggian tempat masing-masing titk relative sama )

b).   Jarak antar stasiun hampir sama

c).   Curah hujannya seragam

RUMUS :

P = 1/n (PA + PB + PC...Pn)n

P = rata-rata curah hujan (mm)

n = jumlah stasiun

PA,PB,PC = curah hujan masing-masing stasiun (mm)

2.      Cara Polygon Thiesen

Jika penyebaran titik pengamatan di daerah bersangkutan tidak merata. Cara ini memperhitungkan luas daerah yang diwakili oleh masing-masing stasiun tersebut. Sebagai faktor pembanding dalam menghitung curah hujan rata-rata. Dengan menarik garis hubung antara masing-masing stasiun dan menarik sumbunya, dan garis inilah merupakan batas pengaruh masing-masing stsiun curah hujan.
RUMUS :

P = P1. AI + P2. AII + P3. AIII….+Pn. n AI + AII + AIII …..An

3.      Cara Isohyet

Adalah garis yang menghubungkan tempat yang mempunyai curah hujan tinggi yang sama. Caranya adalah dengan membuat peta Isohyet dan menghitungnya dengan mengalikan curah hujan rata-rata diantara kontur kemudian di jumlahkan dan dibagi dengan luas seluruh daerah.

RUMUS :

P = (P1 + P2) + A1(P2 + P3) + A2(P3 + P4) + A3(P4 + P5)A4
2 2 2 2 A1 + A2 + A3 + A4

c.         Mengisi data curah hujan yang hilang Metode yang dipakai adalah

1.        Normal Rasio method

RUMUS :
Px = 1 n-1 ( Nx P1+ Nx P2 + ……. Nx Pn-13 N1 N2 Nn-1

Ket :
Px = tebal hujan diperkirakan pada stasiun x (mm)

Nx = hujan tahunan normal pada stasiun x (mm)

N1, N2,…Nn-1 = hujan tahunan normal pada stasiun 1,2,…n
P1, P2,…Pn-1 = hujan pada saat yang sama dengan hujan yang diperkirakan pada stasiun 1, 2,….n

1.         Mengukur luas penampang Mid Section Menthod Pengukuran debit aliran Q = A . V – kecepatan Alatnya = carrent mean Pada kedalaman 0,6m => VS = V0,5 dengan 1 titik. Pada kedalaman 2m => VS = ½ ( V0,4 + V0,6) dengan 2 titik.Pada kedalaman 5m => VS = 1/3 ( V0,25 + V0,5 + V0,75 ) dengan 3 titik.

2.         Floating Menthod

Q = A . V => U = K .

U=> A . K U

U = L / t

K = 1 – 0,166

√ 1 – 2 – 0,1

X = h /d = 10cm /1cm

X = 0,1 /1 = 0,1

Jarak = 20 m U = 20 /2 = 10 m

D.    EVAPORASI

Pengertian Evaporasi adalah proses pertukaran melalui molekul air di atmosfer atau peristiwa berubahnya air atau es menjadi uap di udara. Penguapan terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara di permukaan tanah menjadi jenuh dengan uap air.

Proses evaporasi terdiri dari dua peristiwa yang berlangsung :

1.      Interface evaporation, yaitu transformasi air menjadi uap air di permukaan  tanah.Nilai ini tergantung dari tenaga yang tersimpan.

2.      Vertikal vapour transfers, yaitu perpindahan lapisan yang kenyang dengan uap air dari interface ke uap (atmosfer bebas).
Besar kecilnya penguapan dari muka air bebas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

a.         Kelembaban udara (semakin lembab semakin kecil penguapannya)

b.        Tekanan udara

c.         Kedalaman dan luas permukaan, semakin luas semakin besar penguapannya

d.        Kualitas air, semakin banyak unsur kimia, biologi dan fisika, penguapan semakin kecil.

e.          kecepatan angina

f.         Topografi, semakin tinggi daerah semakin dingin dan penguapan semakin kecil

g.        Sinar matahari

h.         Temparatur

Ada beberapa konsep penting :

1.         Transpirasi, yaitu proses hilangnya air dalam tumbuhan akibat penguapan melalui stomata daun.

2.         Evapotranspirasi, yaitu penguapan yang terajdi pad permukaan air, tanah, maupun tumbuhan air pada suatu DAS

3.         Potential evaporation, yaitu jumlah penguapan persatu-satuan luas dan waktu yang terjadi pada keadaan atmosfer saat itu, apa bila tersedia cukup air.

4.          Actual evaporation, yaitu jumlah penguapan persatu-satuan luas dan waktu yang benar-benar terjadi pada saat itu.

5.         Potential evapotranspiration, yaitu jumlah penguapan yang berasal dari tumbuhan, tubuh air, permukaan tanah dalam keadaan jenuh pada kondisi iklim saat itu (syarat air yang tersedia berlebihan).

6.         Actual evapotranspiration, yaitu jumlah penguapan yang berasal dari tumbuhan,tubuh air, permukaan tanah dalam keadaan jenuh yang benar-benar terjadi pada saat itu.

Pengukuran evaporasi, evapotransporasi dan transpirasi pengukuran penguapan muka air bebas dapat dapat dilakukan dengan Atmometer, evaporation pan, ataupun dengan water balance analysis, sedangkan pengukuran evaporasi dapat dilakukan dengan phytometer, Lhysimeter maupun dengan water budget suatu plot atau suatu DAS.

Pengukuran secara langsung :

1.        Atmometer
Piche Atmometer berupa sebuah bejana kaca berskala yang berisi air dan tertutup dengan kertas kain. Maka air yang hilang dari bejan meruakan banyaknya evaporasi.

2.        Evaporation pan Jenis evaporation pan adalah :

a)         Class evaporasi pan pan ini terbuat dari logam berbentuk bejana dengan garis tengah 4 feet & ditanam kedalaman 10 inci. Dipasang diatas rangka kayu setingi 6 inci dari permukaan tanah. Maksudnya untuk mengurangi turbulensi angina yang mempengaruhi tingkat penguapan, alat ini mempunyai koefisien 0,6-0,8...................

b)        Colorado sunken pan alat ini ditanam kedalam tanah dengan maksud pengaruh tanah terhadap penguapan jenis pen ini mempunyai nilai koefisien 0,75-0,86.
……………………………………

c)         Six foot sunken pen merupakan modifikasi dari Colorado sunken pen, hanya beda dalam ukuran bejananya. Jenis pen ini mempunyai koefisien 0,9-0,94
………………………………

d)        Floating pen pen ini diapungkan dalam air genangan (dalam body air). Untuk memasukkan pengaruh massa ari. Jenis pen ini, sulit dalam pemasangan dan pengisiannya apalagi kalau da angina kuat dan timbul gelombang maka percikan air akan mempengaruhi ketelitian pengukuran.

3.        Neraca air Pengukuran langsung besarnya penguapan dapat pula dilakukan perhitungan keseimbangan air (water balance) cange of storage.

I = Q + E +∆S

E = I – Q - ∆S

E = I – (Q+∆S)

RUMUS: E = I – Q - ∆S

Ket:

E = Penguapan

I = Aliran masuk(inflow)

∆S = Perubahan simpanan air(dalam DAS)

Q = Air keluar(outflow)

Untuk perhitungan waterbalance suatu daerah dengan luas jenis dan sifat tanah tertentu dpat dilakukan dengan sebuah plot yang representatif disebut lhysimeter. Jumlah air yang masuk, keluar, serta perubahannya dalam bejana dapat diamati dengan teliti sehingga besarnya evapotranspirasi dapat dihitung.

Khususnya untuk pengukuran transpirasi digunakan alat phytometer. Prinsip pengukuran ini adalah menanam tumbuhan dalam plot dan seluruh permukaan tanah ditutup. Sehingga tidak memungkinkan terjadinya penguapan dari permukaan tanah.

Maka kehilangan air yang terjadi adalah transpirasi Cara pengukurannya :

·         pot ditimbang

·         pot dan tanah basah ditimbang

·         kemudian tanah dikeringkan pengukuran secara empiris  rumus empiris untuk mengukur evaporasi antara lain:

 Rumus turk (hasil percobaan)

E = P.t

√0,9 + (P/1)2

E.     INFILTRASI

Infiltrasi adalah proses meresapnya air kedalam tanah melewati permukaan tanah. Beberapa konsep penting adalah :

1.      Kapasitas infiltrasi, yaitu kecepatan infiltrasi maksimum yang tergantung dari sifat permukaan tanah.

2.      Kecepatan infiltrasi, yaitu (infiltrasi nyata/actual infiltration). Yaitu suatu infiltrasi yang benar-benar terjadi saat itu.

3.      Field capacity (kapasitas lapang), yaitu besarnya kandungan air maksimum yang dapat ditahan tanah terhadap gaya grafitasi. Sering disebut dengan porositas.

4.      Soil moisture deficiency. Yaitu jumlah kandungan air yang masih diperlukan untuk membawa tanah pada field capacity.

5.      Permeability, yaitu kemampuan tanah untuk meloloskan air.

Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi nyata. Ada 3 faktor yaitu:

1)      sifat-sifat permukaan tanah (lapisan tanah)

2)      .sifat transmisi lapisan tanah (ilmu tanah)

3)      pengapusan dari kapasitas penampungan(depletion of storage of capacity)

1.      Sifat permukaan tanah

a.         Kecepatan tanah. Permukaan tanah semakin padat infiltrasi semakin kecil. Pada tanah yang ditumbuhi tanaman nilai infiltrasi lebih besar dari pada tanah terbuka.

b.         Sifat dan jenis tanaman. Sifat tanaman, jenis dan kerapatan dapat mempengaruhi infiltrasi. Hal ini disebabkan : 1>.akar tanaman dapat menyebabkan struktur tanah semakin gembur. 2>.tanama dapat menghambat aliran air permukaan, air hujan yang jatuh, sehingga waktu tinggal lebih lama dan infiltrasinya akan lebih benar. 3>.pemadatan yang disebabkan oleh hantaman butir-butir air hujan. 4>.cara bercocok tanam.

2.        Sifat transmisi lapisan tanah. Lapisan tanah adeal oleh para ahli dibagi menjadi 4 lapisan yaitu:

a).lapisan atas tanah yang mengandung bahan organic.

b).lapisan dibawah a yang merupakan tempat akumulasi bahan koloid. Dan ketebalan menetukan besarnya infiltrasi.

c).di sebut sub soil, yaitu lapisan dibawah b yang terdiri dari weatered perent material(material induk yang melapuk,dan tergantung iklim)

d).disebut juga bedrock, batuan induk yang tidak dapat mengandung air.
Kemampuan dari masing-masing lapisan ini ada yang bisa meloloskan air dan yang tidak

3.    Penguapan dari kapasitas penampungan jumlah air yang terinfiltrasi kedalam tanah tergantung dari porositas tanah. Kemungkinan lapisan atas tanah besar, sehingga pada menit awalnya besar akan tetapi pori lapisan tanah atas penuh air. Selanjutnya tergantung pada kecepatan pemindahan air dari lapisan tersebut ke lapisan lebih awal.

c.                     Kecepatan infiltrasi (f)

Besarnya kecepatan infiltrasi nyata (actual infiltrastion rate) lebih kecil atau sama dengan kapasitas infiltrasinya(fp). Jika intensitas curah hujan > fp (kapasitas infiltrasinya) maka kecepatan infiltrasi besar pada permukaan tanah. Cepat berkurang mendekati konstan (fc). Jika intensitas curah hujan ( I ) < fp, maka penurunan f akan terjadi tetapi lebih lambat. Jika hujan tidak kontinyu maka kapasitas infiltrasi akan kembali sampai terjadi ujan berikutnya.

d.        Pengukuran infiltrasi

Air hujan jatuh dipermukaan tanah sebagian menjadi aliran permukaan, sebagian diuapkan kembali, dan sebagian meresap kedalam tanah.

Karena demikian infiltrasi merupakan mata rantai dalam proses hidrologi. Sebab potensi air tanah sangat ditentukan oleh besarnya infiltrasi untuk itu perlu diketahui dengan pengukuran.

Ada 3 alat dan cara untuk mengukur infitrasi yaitu:

1.      Double ring inviltrometer prinsip pengukuran dengan alat ini adalah dengan menanam dua buah pipa besi berdiameter 30-60 cm. alat ini ada 3 bagian dan ring yang kecil didalam ring yang besar dan ditanam kedalam tanah sedalam 15 cm.

kemudian di selanya kedua ring dijenuhkan dengan air dan pada lingkaran yang kecil di isi dengan air dan diukur setiap penurunanya dari waktu-kewaktu.

Dengan rumus:

F = fc + ( fo - fc)e-kt

Ket:

F = kapasitas infiltrasi pada waktu t satuannya cm/hari, cm/jam

fo = kondisi awal rata-rata dari kapasitas infiltrasi dalam cm/hari, cm/jam

e = bilangan napier 2,178

k = bilangan konstanta

t = waktu mulai pengisian air fc nilai limit dari kapasitas infiltrasi dalam cm/hari
2.  Rain simulator cara ini dilakukan dilaboratium inviltrasi dalam cm/hari.

3.Analisa hidrologi

Hidrologi adalah aliran dalam suatu out let dipisahkan aliran dasarnya (base flow) dan aliran lansungnya (direct flow). Maka perbedaan antara hujan dan aliran langsungnya merupakan nilai infiltrasi dengan catatan nilai evaporasi dianggap konstan.

F.     LIMPASAN PERMUKAAN (SURFACE RUNOFF)

Limpasan permukaan (Surface Runoff) adalah bagian curah hujan setelah dikurangi dengan infiltrasi dan kehilangan air lainnya. Limpasan permukaan ini berasal dari overlandflow yang segera masuk ke dalam alur sungai. Aliran ini merupakan komponen aliran banjir yang utama.

G.    PROSES TERJADINYA HUJAN ( PRECIPITATION )

Hujan terjadi karena ada penguapan air dari permukaan bumi seperti laut, danau, sungai, tanah, dan tanaman. Pada suhu udara tertentu, uap air mengalami proses pendinginan yang disebut dengan kondensasi. Selama kondensasi berlangsung uap air yang berbentuk gas berubah menjadi titik-titik air kecil yang melayang di angkasa. Kemudian jutaan titik-titik air saling bergabung membentuk awan. Ketika gabungan titik-titik air ini menjadi besar dan berat maka akan jatuh ke permukaan bumi. Proses ini disebut dengan presipitasi atau hujan.
Berdasarkan ukuran butirannya, hujan dibedakan menjadi :

1. Hujan Gerimis (drizzle)

Diameter butir-butir air hasil kondensasi kurang dari 0,5 mm.

2. Hujan Salju (snow)

Terdiri atas kristal-kristal es dengan suhu udara berada di bawah titik beku.

3. Hujan Batu Es

Merupakan curahan batu es yang turun di dalam uap panas dari awan dengan suhu udara di bawah titik beku.

4. Hujan Deras (rain)

yaitu curahan air yang turun dari awan dengan suhu udara di atas titik beku dan diameter butirannya kurang lebih 5 mm.

Hujan dibedakan menjadi 3 tipe, yaitu:

1. Hujan Konveksi/zenit

2. Hujan orografik/relatif

3. Hujan Frontal

H.    PENGUKURAN HUJAN

Jumlah hujan yang jatuh di suatu daerah selama waktu tertentu disebut curah hujan. Untuk mengetahui besarnya curah hujan digunakan alat yang disebut penakaran hujan (rain gauge).

Alat ini terdiri atas corong dan penampungan air hujan. Corong berfungsi mengumpulkan air hujan dan menyalurkan ke penampungan. Air hujan yang tertampung secara teratur harus dikosongkan dan jumlahnya diukur menggunakan tabung penakar. Curah hujan biasanya diukur dalam milimeter (mm) atai sentimeter(cm).

Jumlah hujan yang sudah diukur kemudian dicatat untuk berbagai tujuan. Beberapa jenis data hujan dapat diperoleh dari hasil pengukuran hujan, antara lain :

1.      Jumlah curah hujan harian merupakan hasil pengukuran hujan selama 24 jam.

2.      Curah Hujan Bulanan merupakan jumlah total curah hujan harian selama sebulan.

3.      Curah Hujan Tahunan merupakan jumlah total curah hujan harian selama 12 bulan.

Curah hujan sebagai unsur utama iklim memengaruhi vegetasi alam yang tumbuh di Indonesia. Wilayah Indonesia yang terletak antara 5°LU-11°LS atau beriklim tropis memiliki curah hujan tinggi (>2.000 mm) dalam setahun dan suhu udara tahunan rata-rata sekitar 28°C. Keadaan ini menjadikan vegetasi alam yang tumbuh berupa hutan tropis.

I.       MEMBUAT TETESAN HUJAN

Ketegangan permukaan air adalah kemampuan permukaan itu untuk mengerutkan atau membungkus air sehingga dapat menahan isinya. Air basah yang melengket adalah hasil dari ketegangan permukaan. Kekuatan tarikan permukaan air mempersatukan dari cukup membasahi handuk atau kertas filter ketika dicelupkan ke dalam air.

 

Gambar.6. Membuat Tetesan Hujan

J.      PERCOLATION

Gagasan campuran ambang kritis dari per-teori colation berfungsi sebagai prinsip pengorganisasian untuk menggambarkan interaksi antara komponen yang membentuk campuran dan untuk mengidentifikasi kapan dan mengapa perilaku mekanik atipikal harus diharapkan.

DAFTAR PUSTAKA

SUMBER WWW.Siklus hidrologi. Com

WWW, DaurHidrologi.co.id