• Hidrologi (berasal dari Bahasa Yunani: Hydrologia, "ilmu air") adalah cabang ilmu Geografi 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
• Kajian ilmu hidrologi meliputi :
hidrometeorologi(air yang berada di udara dan berwujud gas),
potamologi(aliran permukaan),
limnologi (air permukaan yang relatif tenang seperti danau; waduk)
Geohidrologi (air tanah), dan
Kriologi (air yang berwujud padat seperti es dan salju) dan kualitas air.
• Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan banjir serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan jembatan.
• Penelitian dan praktek hidrologi membantu untuk menjelaskan dan menyatakan dalam angka kejadian air pada permukaan dan di bawah permukaan bumi.
• Hidrologi merupakan bidang kajian ilmu pengetahuan dan keteknikan.
• Bidang kajian hidrologi dijabarkan dari beberapa ilmu pengetahuan dasar seperti matematik, fisika, meteorologi dan geologi.
• Proses hidrologi adalah proses yang beragam menurut waktu dan berubah sesuai lokasi geografi.
Besaran (volume dan laju) tiap proses yang dihasilkan karena modifikasi pada proses hidrologi lainnya serta kondisi tata guna lahan.
• Banyak segi kehidupan sosial tergantung pada ekonomi ketersediaan air serta kualitas air yang memenuhi persyaratan.
• Ketersediaan air menentukan adanya suatu masyarakat.
• Tanpa air yang mencukupi, mungkin tidak akan dijumpai kehidupan seperti yang ada sekarang ini.
• Masyarakat modern telah merubah fungsi utama kanal untuk transportasi orang dan barang menjadi fungsi untuk irigasi, drainase dan persediaan air minum.
Akibat pergeseran ini, maka muncul perhatian yang lebih besar pada pengelolaan jumlah air
• Perencanaan adalah bagian penting dari suatu masyarakat. Untuk itu perencanaan ini harus sesuai dengan perhitungan ekonomi yang layak.
• Proyeksi laju aliran dan volume harus direncanakan.
• Kita dapat membuat rencana kebutuhan air untuk masa yang akan datang, tetapi rencana tersebut harus sesuai dengan beberapa model ekonomi yang memerlukan tingkat keuntungan yang berbeda.
• Biasanya keuntungan ini dapat dinyatakan secara kuantitatif dan secara kualitatif
• Air adalah material yang paling berlimpah di bumi ini, menutupi sekitar 71 persen dari muka bumi ini.
• Kehidupan hampir seluruhnya air, 50 sampai 97 persen dari seluruh berat tanaman dan hewan hidup dan sekitar 70 persen dari berat tubuh kita.
• Kita bisa hidup sebulan tanpa makanan, tapi hanya bisa bertahan beberapa hari saja tanpa air.
• Air, seperti halnya energi, adalah hal yang esensial bagi pertanian, industri, dan hampir semua kehidupan.
• Dengan bertambahnya kebutuhan air untuk kegiatan manusia dan juga peningkatan jumlah penduduk 212.000 orang per hari , kelangkaan air merupakan hal yang ada dihadapan kita.
• Jumlah air di permukaan bumi ini secara keseluruhan relatif tetap.
• Air akan selalu ada karena air bersirkulasi tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir mengikuti siklus hidrologi.
• Tetapi apakah air akan hadir pada tempat, waktu, dan kualitas yang dibutuhkan ?.
• Siklus Hidrologi: adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi
Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyard km3 air:
• 97,5% adalah air laut,
• 1,75 % berbentuk es, dan
• 0,73% berada di daratan sebagai air sungai, air danau, air tanah dan sebagainya.
• Hanya 0,001 % berbentuk uap di udara.
• Air di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar (outflow).
• Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan.
• Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi.
• Tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian akan tertahan oleh tumbuh¬tumbuhan di mana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.
• Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah (inflitrasi).
• Bagian lain yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut.
• Tidak semua butir air yang mengalir akan tiba ke laut. Dalam per¬jalanan ke laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara.
• Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai (disebut aliran intra = interflow).
• Tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air tanah (groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang lama ke permukaan tanah di daerah¬daerah yang rendah (disebut groundwater runnof = limpasan air tanah).
• 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.
• 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.
• 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.
• Tetapi sirkulasi air ini tidak merata, karena kita melihat perbedaan besar presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim yang berikut dan juga dari wilayah ke wilayah yang lain.
• Sirkulasi air ini dipengaruhi oleh kondisi meteorologi (suhu, tekanan atmosfir, angin dan lain-lain) dan kondisi topografi; kondisi meteorologi adalah faktor-faktor yang menentukan.
• Air permukaan tanah dan air tanah yang dibutuhkan untuk kehidupan dan produksi adalah air yang terdapat dalam proses sirkulasi ini.
• Jadi jika sirkulasi ini tidak merata (hal mana memang terjadi demikian), maka akan terjadi bermacam-macam kesulitan. Jika terjadi sirkulasi yang lebih, seperti banjir, maka harus diadakan pengendalian banjir.
Berdasarkan hal-hal tersebut di atas, maka berkembanglah ilmu Hidrologi, yakni ilmu yang mempelajari sirkulasi air itu. Jadi dapat dikatakan, Hidrologi adalah ilmu untuk mempelajari:
• presipitasi (precipitation)
• evaporasi dan transpirasi (evaporation)
• aliran permukaan (surface stream flow) dan
• air tanah (ground water)
Dalam proses sirkulasi air, penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (water balance).
• Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut:
• P= D+ E+ G+ M (1)
• dimana:
• P : presipitasi
• D : debit
• E : evapotranspirasi
• G : penambahan (supply) air tanah
• M: penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content).
Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, maka mengingat variasi meteorologi itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun. Harga M dalam persamaan (1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi:
• Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari D dan G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1) menjadi:
• P = (D2 — D1) + E + (G2 — G1) + H.Pa + M
dimana:
D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang ditinjau.
D2: Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.
G1: Air tanah yang mengalir dari bagian hulu ke dalam daerah yang ditinjau.
G2: Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.
H :Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.
Pa:Laju menahan udara rata-rata (mean air holding rate) di bagian lapisanvariasi air tanah
hujan
• curahan hujan atau turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk yang berbeda, yaitu curah hujan di daerah tropis dan curah hujan dan salju di daerah beriklim sedang (Asdak, 1995).
• Menurut Harto (1993) hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses hidrologi, karena jumlah kedalaman hujan ini yang dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan, aliran antara maupun aliran air tanah.
Unsur yang penting dalam presipitasi adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam satuan kedalaman curah hujan (mm) dan intensitas curah dinyatakan dalam jumlah hujan per satuan waktu.
Klasifikasi Intensitas hujan (mm /jam)
Rendah (gerimis) < 6.25
Sedang 6.25-12.5
Lebat 12.5-50.0
Sangat lebat >50.0
Faktor-faktor yang berperan untuk berlangsungnya hujan :
Kelembaban udara
• Energi matahari
• Arah dan kecepatan angin
• Suhu Udara
Terjadinya hujan
apabila berlangsung tiga kejadian sebagai berikut:
• (1) Kenaikan massa uap air ke tempat yang lebih atas sampai saatnya atmosfer menjadi jenuh.
• (2) Terjadi kondensasi atas partikel-partikel uap air kecil di atmosfer.
• (3) Partikel-partikel uap air tersebut bertambah besar sejalan dengan waktu untuk kemudian jatuh ke bumi dan permukaan laut (sebagai hujan) karena gaya gravitasi.
Tipe hujan di daerah tropis
• Hujan konvektif (Convectional storms), tipe hujan ini disebabkan oleh adanya beda panas yang diterima permukaan tanah dengan panas yang diterima oleh lapisan udara di atas permukaan tanah tersebut. Biasanya terjadi pada akhir musim kering dengan intensitas hujan yang tinggi sebagai hasil proses kondensasi massa air basah pada ketinggian di atas 15 km.
• Hujan frontal (Frontal/cyclonic storms), tipe hujan yang umumnya disebabkan oleh bergulungnya dua massa udara yang berbeda suhu dan kelembaban.
• Hujan orografik (Orographic storms), jenis hujan yang umum terjadi di daerah pegunungan,
Mekanisme terjadinya hujan tipe konvektif : ketika lapisan udara di atas permukaan tanah menjadi lebih panas daripada lapisan udara di atasnya, maka berlangsunglah gerakan lapisan udara panas tersebut ke tempat yang lebih atas. Udara panas yang bergerak ke atas tersebut pada saatnya akan terkondensasi. Pada proses ini terjadi pelepasan tenaga panas yang akan menyebabkan udara menjadi bertambah panas, dan dengan demikian mendorong udara panas tersebut bergerak lebih ke atas sampai ketinggian tertentu dimana uap air panas tersebut membeku dan jatuh sebagai hujan oleh adanya gaga gravitasi.
Tipe hujan konvektif biasanya dicirikan dengan intensitas yang tinggi, berlangsung relatif cepat, dan mencakup wilayah yang tidak terlalu luas.
Hujan frontal (Frontal/cyclonic storms)
Pada tipe hujan ini, massa udara lembab yang hangat dipaksa bergerak ke tempat yang lebih tinggi (suhu lebih rendah dengan kerapatan udara dingin lebih besar). Tergantung pada tipe hujan yang dihasilkannya, hujan frontal dapat dibedakan menjadi hujan frontal dingin dan hangat. Hujan frontal dingin biasanya mempunyai kemiringan permukaan frontal yang besar dan menyebabkan gerakan massa udara ke tempat yang lebih tinggi lebih cepat sehingga bentuk hujan yang dihasilkan adalah hujan lebat dalam waktu yang singkat. Sebaliknya, pada hujan frontal hangat, kemiringan permukaan frontal tidak terlalu besar sehingga gerakan massa udara ke tempat yang lebih tinggi dapat dilakukan dengan perlahan-lahan (proses pendinginan berlangsung bertahap). Tipe hujan yang dihasilkannya adalah hujan yang tidak terlalu lebat dan berlangsung dalam waktu lebih lama (hujan dengan intensitas rendah). Hujan badai dan hujan monsun (monsoon) adalah tipe hujan frontal yang lazim dijumpai.
Hujan orografik (Orographic storms)
ketika massa udara bergerak ke atas mengikuti bentang lahan pegunungan sampai saatnya terjadi proses kondensasi. Ketika massa udara melewati daerah bergunung, pada lereng di atas angin (windward side) terjadi hujan orografik. Sementara lereng di bawah angin (leeward side), udara yang turun akan mengalami pemanasan dengan sifat kering, dan daerah ini disebut daerah "bayangan" dan hujan yang terjadi disebut hujan di daerah "bayangan" (jumlah hujan lebih kecil daripada hujan yang terjadi di daerah windward side). Besarnya intensitas hujan orografik cenderung menjadi lebih besar dengan meningkatnya ketebalan lapisan udara lembab di atmosfer yang bergerak ke tempat yang lebih tinggi.Tipe hujan orografik dianggap sebagai pemasok air tanah, danau, bendungan, dan sungai karena berlangsung di daerah hulu DAS. Untuk memberi gambaran yang lebih lengkap, berikut ini adalah ilustrasi visual tipe-tipe hujan seperti tersebut di atas.
Bila dipertimbangkan bahwa data tersebut mutlak diperlukan, maka perkiraan data tersebut dapat dilakukan dengan cara :
– Normal Ratio Method
– Rechiprocal method
NORMAL RATIO METHOD
• Px = 1/n [Nx.PA/NA + Nx.PB/NB + …. + Nx.Pn/Nn]
• Px : hujan pada stasiun x yang diperkirakan
• Nx : hujan normal tahunan di stasiun x
• PA: hujan normal tahunan di stasiun A
• NA: hujan di stasiun A yang diketahui
• n : jumlah stasiun referensi
hujan normal adalah rata-rata hujan dengan jangka pengukuran 15 – 20 tahun. Jumlah stasiun acuan (reference station) yang dianjurkan umumnya paling tidak tiga buah.
Rechiprocal method
Px : hujan pada stasiun x yang diperkirakan
PA: hujan normal tahunan di stasiun A
Dxa: jarak antara stasiun X dan stasiun acuan A
Selain kekurangan tersebut, masih terdapat kesalahan yang terjadi penyimpangan data. Penyimpangan data hujan terjadi karena beberapa hal, yaitu :
Alat diganti dengan alat yang berspesifikasi lain
Perubahan lingkungan yang mendadak
Lokasi dipindahkan
Metoda Iklim
Metode Koppen : berdasarkan parameter temperatur.
Metode Smith Ferguson : berdasarkan parameter curah hujan.
Metode Oldsman : berdasarkan parameter curah hujan untuk kebutuhan pertanian.
Ada kriteria curah hujan bulanan berdasarkan kuantitas curah hujan (menurut Mohr) :
Kriteria Bulan basah (merurut Mohr) adalah jumlah curah hujan bulanan lebih besar daripada 100 mm.
Kriteria Bulan kering adalah jumlah curah hujan bulanan kurang dari 60 mm.
Kriteria Bulan transisi adalah jumlah curah hujan bulanan antara 60-100 mm.
Faktor yang mempengaruhi limpasan
Elemen meteorologi
1.Intensitas curah hujan (tergantung kapasitas infiltrasi)
2.Lamanya hujan
3.Distribusi hujan dalam daerah aliran
4.Arah pergerakan hujan
5.Curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah
6.Kondisi meteorologi yang lain : suhu, kecepatan angin, RH, tekanan udara
Elemen daerah pengaliran
1.Kondisi penggunaan tanah
2.Daerah pengaliran
3.Kondisi topografi dalam daerah pengaliran
4.Jenis tanah
5.Faktor lain (karakteristik jaringan sungai, drainase buatan)
Hidrograf : menggambarkan variasi debit atau permukaan air menurut waktu kurva
Kurva memberikan gambaran kondisi daerah
Karakteristik daerah berubah bentuk hidrograf berubah
Curah hujan di saluran (channel precipitation)
Curah hujan yang jatuh langsung pada permukaan air sungai utama dan anak-anak sungainya tidak dipisahkan sebagai komponen hidrograf
Limpasan permukaan
air mencapai sungai
adalah air yang mencapai sungai tanpa mencapai permukaan air tanah : curah hujan dikurangi infiltrasi, air yang tertahan dan genangan
Sumber : a) air yang mengalir diatas permukaan tanah, dan b) air yang menginfiltrasi dan mencapai lapisan yang impermeabel, sebagian mengalir ke sungai (aliran bawah permukaan)
Aliran air tanah
Air yang menginfiltrasi ke dalam tanah, mencapai permukaan air tanah dan bergerak menuju sungai dalam beberapa hari sampai beberapa tahun.
Dasar hidrograf, merupakan aliran dasar
variasi komponen curah hujan
Kurva dipresi air tanah
Permukaan air tanah maksimum pd akhir limpasan akan turun terus sampai hujan berikutnya debit air tanah akan turun
Penurunan akan dapat mencapai nol jika tdk terjadi hujan
Hidrograf selama perioda ini kurva penurunan air tanah
Menguraikan komponen2 sumber air untuk hidrograf
Sumber air untuk hidrograf :
Curah hujan yang langsung di atas permukaan air
Limpasan permukaan
Aliran bawah permukaan
Aliran air tanah
Perkiraan banjir dapat dilakukan dengan cara :
rumus empiris cara terakhir jikatdk terdapat data yg cukup atau untuk memeriksa hasil
Statistik atau kemungkinan (probabilitas) telah digunakan sebelum cara hidrograf satuan, sangat teoritis dan cara peramalan berdasarkan data yg lalu
Unit hidrograf diakui seluruh dunia
Jika tidak terdapat data hidrologi yang cukup
Merupakan korelasi dengan satu atau dua variabel yang berhubungan langsung dg bebit banjir
Memberikan perkiraan secara cepat, tapi hasilnya kurang dapat dipercaya
Kesalahan dapat mencapai 20-30 % ekstrim dapat > 100%
Tidak ada komentar:
Posting Komentar