SKAG 2063

HIDROGEOMORFOLOGI

PENGENALAN

Hidrogeomorfologi adalah sub bidang geomorfologi yang menjurus terhadap hal-hal yang berkaitan dengan sumber air, proses air dan morfologi yang berkaitan dengannya. Walaubagaimanapun kursus ini memberi fokus terhadap perkara berikut sahaja:

Bahagian 1

(I) Keperluan mengkaji hidrogeomorfologi

(II) Isu-isu utama yang berkaitan dengan sub bidang ini

(III) Konsep sustainability / mampan

Bahagian 2 Proses Hidrogeomorfologi

(I) Kerpasan Tropika

Punca kerpasan : frekuensi hujan

Jumlah hujan : intensiti hujan

Taburan hujan : hujan ribut

(II) Kitaran Hidrologi, Imbangan Air dan Budget Air

(III) Perubahan antropogenik terhadap perseimbangan air

(IV) Aliran rendah

Bahagian 3 Lembangan Saliran dan Morfologi Sungai

(I) Konsep lembangan saliran

(II) Konsep morfologi sungai

(III) Lembangan saliran dan plum luar pantai litoral

(IV) Pengelasan sungai

(V) Hidrologi lembangan

Bahagian 4 Hidrologi Sungai

(I) Analisis morfometri sungai

- Konsep stabiliti sungai

- Kajian mengenai bentuk-bentuk sungai dari pandangan geometri dan pelan sungai

- Analisis pelan sungai-meander, sinuositi dan analisis index likuan

- Analisis geometri sungai-keratan rentas sungai, nisbah lebar-kedalaman

(II) Hidrologi sungai

- Aliran air sungai, sifat, tenaga dihasil, aras dan isipadu air

- Luahan sungai-kaedah dan pengiraan, pembinaan stesen luahan sungai

dan penghasilan rating curve dan hidrograf

- Hubungan perilaku luahan terhadap hujan dan air larian

(III) Anggaran luahan menggunakan kaedah cerun-kawasan

- Kaedah pemisahan hidrograf-aliran dasar ( baseflow), aliran permukaan dan masa lambatan

- Kaedah menganggar Q menggunakan rumus Manning

- Prosedur Manning

(IV) Sungai dan luahan banjir

- Jenis-jenis banjir

- Kaedah kebarangkalian banjir dan penalaan banjir

- Kawalan banjir

Bahagian 5 Plum dan Luar Pantai Litoral

KEPERLUAN MENGKAJI HIDROGEOMORFOLOGI

Food Agriculture Organisation, FAO (1993) menganggarkan bahawa pengurangan hutan tropika sejagat pada dekad yang lepas adalah pada kadar 154,000 km2 thn –1. Kadar pengurangan hutan mengikut kawasan adalah sebanyak 41,000 km2 thn –1 di Afrika, 39,000 km2 thn –1 di Asia dan 74, 000 km2 thn –1 di Amerika dan Caribbean. FAO (1993) juga melaporkan bahawa kawasan hutan di Asia Tenggara pada tahun 1990 adalah berjumlah 18,825,000 km2, setelah mengalami pengurangan hutan antara 1981-1990 sebanyak 169,000 km2 atau 0.9%. Indonesia merakamkan pengurangan hutan yang tertinggi pada kadar 12,120 km2 thn –1 , diikuti Thailand 5,150 km2 thn –1 , Myanmar 4,010 km2 thn –1 , Malaysia 3,960 km2 thn –1 dan Filipina 3,160 km2 thn –1.

Pada tahun 1990, Malaysia mempunyai jumlah kawasan yang diliputi hutan sebanyak 216,610 km2. Pada tahun 2000 jumlah ini telah menurun kepada 192,920 km2 sahaja. Ini menunjukkan pengurangan sebanyak 23,690 km2 atau pada kadar 1.2% setahun. Memfokus kepada lembangan Klang-Langat, pada tahun 1989, kawasan hutan meliputi keluasan sejumlah 846.9 km2. Keluasan hutan di lembangan tersebut telah menurun kepada 758.5 km2 pada tahun 1999 iaitu mencatatkan penurunan sebanyak 10.4%.

Pemusnahan dan pengurangan guna tanah tropika telah dikenal pasti sebagai suatu ancaman yang besar dari segi kesan negatif terhadap persekitaran global. Antaranya ialah pengurangan biodiversiti yang membawa kepada kehilangan habitat, spesies tumbuhan dan hidupan liar. Perubahan guna tanah kepada kegunaan lain memberi kesan negatif kepada kitaran karbon di atmosfera. Pengukuran kandungan karbon secara sistematik di atmosfera telah dibuat sejak tahun 1950 lagi dan didapati kepekatan kandungannya semakin bertambah. Didapati punca utamanya ialah pengurangan hutan dan pertambahan penggunaan bahan bakar. Pembebasan karbon di atmosfera yang berlebihan dalam jangka panjang akan meningkatkan suhu ambien udara global. Seterusnya peningkatan suhu global boleh membawa kepada pelbagai bencana seperti kemarau, desertifikasi, kegagalan tanaman dan banjir pesisir pantai.

Dalam kajian ini, impak yang akan dititikberatkan adalah pertamanya kesan perubahan guna tanah terhadap hakisan percepat (accelerated erosion) yang akan meningkatkan kandungan sedimen secara berlebihan ke dalam sungai. Laporan-laporan status sekitaran diukur sebagai pepejal terampai merupakan salah satu punca utama pencemaran badan air di Malaysia. Ini secara langsung menjejas kegunaan-kegunaan manfaat badan air tersebut seperti rekreasi, sumber air minum dan perikanan. Di samping itu aliran sedimen yang halus ke muara boleh menyebabkan fenomena serakan plum. Kesan besar kedua perubahan guna tanah yang pesat daripada hutan semulajadi kepada kegunaan-kegunuaan lain adalah perubahan kepada ciri-ciri litupan permukaan tanah. Perubahan guna tanah daripada hutan ke pertanian dan seterusnya kepada perbandaran akan merubah status ketelapan permukaan tanah yang akan meningkatkan aliran permukaan di samping menjejaskan secara negatif kepada imbuhan air tanah (groundwater recharge). Ini tentunya akan mempengaruhi aliran dasar sungai dan mengancam sumber air minum dan pertanian.

ISU-ISU UTAMA

Perubahan guna tanah yang pesat

(i) Pengurangan hutan yang berterusan

(ii) Perkembangan Pembandaran

(iii) Pengubahan sistem saliran

(iv) Pengorekan dan penambakan sungai dan luar pantai

(v) Aktiviti manusia luar pantai litoral

Lui

Semenyih

Kajang

Dengkil

Kawasan Kajian

N

Imej Satelit Lembanagn Sg. LangatLandsat ETM+ 2001Band (4,5,3)Spatial resolution 30 m

Lui

Kajang

Semenyih

Dengkil

Gauging Stn

Sub Lembangan Sg Langatatas Gauging Station DengkilLandsat ETM+ 2001Band (4,5,3)

Gauging Stn Dengkil.

N

Kuala Lumpur City Centre

Wetland (Mangrove)

Mixed Horticulture

Palm Oil Plantation

Banting Town

Cash-cropFarming

Federal Government AdministrativeCentre, Putrajaya

Kuala Lumpur

International AirportSepang Formula I Circuit Construction of Express Rail

Link KL-KLIA in progress

Land Clearing in progress

Mines Resort City

Tropical Rainforest

Lembangan Klang-Langat

Sg Serai

Sg Langat @ Bt 9Sg Langat @

Cheras

Sg Langat @ Bkt Tampoi

Sg Semenyih

Lokasi Pengambilan Air Di Lembangan Sg. Langat

Kerpasan

A liran Terus A liran Terus

P em intasan

P em intasan

P em intasan

Pemintasan

S eja tpe luhan S eja tpe luhan

S eja tpe luhan

A liranD aratanZon

Pengudaraan

C urahan Terus

AliranBatang

M uka A ir

Zon Tepu

P enelusan P enelusan M uka A ir

S unga i

KITARAN HIDROLOGI

• Kitaran air yang berterusan antara lautan, daratan dan atmosfera

• 5 proses utama dalam kitaran hidrologi

1. Pemeluwapan – perubahan wap kepada air melalui pembentukan awan.

2. Penyejatan – Perpindahan air daripada laut dan darat ke udara melalui wap air

3. Kerpasan – Semua bentuk kelembapan yang turun daripada atmosfera seperti hujan, embun dan salji.

4. Perpeluhan – Perpindahan air daripada tumbuhan ke udara sebagai wap air.

5. Aliran permukaan – Aliran air di permukaan bumi seperti sungai.

• Dalam kitaran hidrologi, air boleh di simpan sebagai salji dan air, dalam tasik, air bawah tanah dan di dalam lautan

KONSEP AIR BAWAH TANAH

• Air bawah tanah sangat penting dalam kitaran hidrologi. Ia berada melepasi paras zon akar tumbuhan.

• Air bawah tanah adalah potensi sumber air yang besar untuk kitaran hidrologi.

• Simpanan air ini kadang kala dimasuki bahan pencemar yang boleh diatasi atau diganti.

• Peranan air ini penting untuk menyediakan keperluan aktiviti manusia melalui penggunaan aquifer, perigi dan mata air.

KONSEP ALIRAN AIR PERMUKAAN

• Aliran permukaan dilihat pada sungai dan aliran alur air permukaan yang menjadi punca utama sumber air dunia.

• Di Malaysia semua sungai utama digunakan untuk pengambilan air yang kemudiannya di proses untuk kegunaan harian.

KONSEP PINTASAN

Komponen Pintasan Dalam Kitaran Hidrologi

Peratus Penerimaan Oleh Limpahan Terus, Aliran Batang Dan Sejatan Daripada Jumlah Keseluruhan Kerpasan

Jenis Tumbuhan

Lokasi Limpahan Terus

Aliran Batang

Sejatan Rujukan

1. Sederhana

Dunia (spruce)Dataran

Tinggi

Scotland

69 3 28 Johnson 1990

2. Sederhana Dunia

campuran kayu keras

Ontario

Kanada 77 4 19

Carlyle-Moses &

Price 1999

3. Sub-tropika Eucalyptus

SE

Australia 85 4 11

Lloren et al. 1997

4. Sub-tropika malar hijau Indonesia 87 1 11

Asdak et al. 1998a

KONSEP PINTASAN

Pengaruh Tumbuhan Terhadap Pintasan

• Pelbagai tumbuhan mempunyai pelbagai keupayaan untuk memintas jumlah air hujan yang diterimanya.

• Pintasan dalam tumbuhan boleh dilakukan oleh daun-daun, dahan dan ranting-rantingnya.

• Kajian Lin (1998) mendapati hanya 15% keupayaan simpanan yang boleh dilakukan oleh daun-daun manakala 85% disimpan oleh batang dan ranting-ranting tumbuhan.

• Anggaran keupayaan simpanan air oleh kanopi tumbuhan diberikan seperti berikut:

Kedalam Air Merentasi Keluasan Kanopi Pada Tumbuhan

Jenis Tumbuhan Keupayaan daya simpanan (mm)

Oak 0.8- 1.0

Eucalyptus 0.2-0.6

Douglas Fir 2.4

Pine 0.38-0.5

Tropika Tanah Rendah 0.74-1.15

Aliran Perm ukaan

Penyusupan

Aliran Terus

Penelusan Baw ah Tanah

Aliran Sungai

LEMBANGAN SALIRAN

• Lembangan saliran adalah kawasan permukaan daratan yang disaliri oleh sungai dan anak-anak sungai.

• Ciri lembangan saliran:

i. Legeh sungai : kawasan tanah tinggi yang membina hujung kepada lembangan sungai

ii. Cawangan sungai : anak sungai kecil yang mengalir ke dalam sungai utama

iii. Pertemuan sungai/ kuala : titik pertemuan dua sungai

iv. Punca : titik permulaan aliran sungai

v. Muara : bahagian sungai memasuki laut/tasik

Model Sistem Hidrologi

Sumber: Peixoto and Kettani (1973)

BUDGET AIR BUMI

KITARAN HIDROLOGI

KITARAN HIDROLOGI (UMUM)

• Terma terpenting dalam kajian Hidrogeomorfologi adalah kitaran hidrologi. Lebih daripada 97% daripada air bumi berada di lautan dan disinilah berlakunya proses utama kerpasan dan sejatan

• Hujan yang turun kepermukaan bumi melalui 2 cara:

- Pertama ia mengalir sebagai aliran permukaan

- Kedua ia menembusi bumi

• Di antara kedua laluan ini terdapat pintasan yang berlaku apabila hujan diserapi oleh tumbuhan atau litupan bumi lain.

• Air yang dipintas oleh tumbuhan melalui daun dan batangnya dan laluan ini dipanggil laluan tumbuhan (stem flow).

• Laluan ini juga memasuki kepermukaan bumi melalui akar-akar tumbuhan dan proses ini dipanggil through flow.

• Air juga meresapi bumi melalui proses penyusupan bumi (infiltrasi).

• Laluan air ke dalam bumi seterusnya berlaku melalui resapan batu batan yang dipanggil proses penelusan (perkolasi).

• Kitaran hidrologi menyediakan rangka konsep untuk kajian hidrogeomorfologi. Kitaran ini memberi rangka yang sesuai untuk pengukuran, analisis dan pemodelan dalam hidrogeomorfologi.

• Juga berguna untuk mengenalpasti impak aktiviti manusia terhadap kuantiti, kualiti, laluan air dan penyimpanan/ pembekalan air.

BUDGET AIR

• Kajian sumber air menggunakan pendekatan budget air di mana sumber air diperjelas mengikut penerimaan, permintaan dan penggunaan air pada suatu lokasi yang spesifik.

• Hujan/kerpasan merupakan penerimaan utama air manakala sejatan-peluhan merupakan pengeluaran/penggunaan.

• Air yang tersimpan adalah pada kelembapan tanah dan air dalam tanah.

Contoh

• Anggap hujan sebagai dapatan/penerimaan yang perlu diseimbang dengan permintaan/penggunaan

(1)

Dapatan

Kerpasan

(hujan, salji, embun dll)

(2)

Penggunaan

Sejatan, perpeluhan,aliran

(3)

Simpanan

Air dalam tanih dan tanah/bawah

tanah

(1) Semua keperluan air dapat dijelaskan oleh dapatan hujan dan lebihan disimpan sebagai surplus

(2) Keperluan tidak dapat dipenuhi sepenuhnya kerana dapatan tidak mencukupi untuk kehendak keperluan maka berlaku defisit dan pengurangan air

(3) Dapatan dan keperluan air ini diperjelas dalam rumus perseimbangan tanah-air neh thornthwaite.

Rumus perseimbangan air =

KITARAN HIDROLOGI LEMBANGAN SALIRAN

• Rajah berikut menjelaskan kitaran hidrologi lembangan saliran atau laluan alir air di dalam suatu sistem lembangan.

• Ia menjelaskan kadar alir saliran dan sejat peluhan di peringkat air mengalir dan keluar dari simpanan, kemampuan dan isipadu penyimpanan dalam sesuatu masa yang tertentu.

• Kesemua faktor ini mempengaruhi tindak balik kadar alir lembangan saliran bagi setiap peristiwa hujan.

Jumlah Sejat Peluhan

ATMOSFERA

Sejatan

Sejat Peluhan

Sejat Peluhan

Sejat Peluhan

FASA DARATAN

KerpasanPp

PERMUKAAN BUMI(Simpanan permukaan)

Aliran PermukaanQo

Penyusupan

Tanih(Simpanan air tanih)

Penelusan

Zon Pengudaraan(Simpanan zon pengudaraan)

Aliran TerusQt

Aliran AntaraQi

Aliran DasarQb

Penelusan

Zon Tepu(Simpanan dalam tanah)

A

L

U

R

S

U

N

G

A

I

A I

R

L A

R I

A N

PERPINDAHAN DALAM AIR MERENTAS LEGEH

FASA ATMOSFERA

LEMBANGAN SALIRAN MAMPAN

• Adalah suatu lembangan yang mana pembangunan yang dimuatkan didalamnya mengambilkira keperluan masa kini dengan tidak menjejaskan kebolehupayaan lembangan ini untuk memenuhi keperluan generasi masa depan.

• Pembangunan mampan suatu lembangan itu :

1) Boleh meningkatkan kualiti persekitaran semulajadi

2) Tidak mengurangkan secara kritikal sumber-sumber yang boleh diperbaharui

3) Mengambil kira sumber-sumber yang boleh dan yang tdak boleh dinilaikan

4) Tidak menggadai kebolehupayaan lembangan ini untuk faedah generasi masa depan

KERPASAN TROPIKA

• Kebanyakan daripada kerpasan tropika datangnya daripada hujan

• 3 jenis hujan dikenalpasti iaitu hujan orografik, siklon dan perolakan

• Beberapa ciri penting hujan tropika perlu difahami. Antaranya adalah :

i. Jumlah hujan

Biasa dikira mengikut min tahunan berdasar rekod 30 tahun hujan.

Penggunaan data min hujan tahunan paling kerap digunakan

Walaupun kerap juga digunakan percentiles dan penggunaan mengikut masa.

ii. Taburan hujan mengikut musim atau regim juga ciri yang penting dalam kajian air dan saliran.

iii. Frekuensi hujan pula menunjukkan jumlah hari yang bahagian yang ditentukan dalam tempoh masa 24 jam.

iv. Intensiti hujan pula melihat jumlah hujan mengikut jangkamasa.

Intensiti hujan dipersembah dalam unit mmh-1 atau mmday-1.

Intensiti hujan mengawal probabiliti dan keseriusan hakisan dan banjir.

Oleh itu indeks ini sangat penting untuk pembinaan empangan dan saliran

v. Peristiwa hujan ribut pula memberi impak ekstrem dan menjana hakisan percepat, banjir kilat dan perubahan mendadak aliran sungai.

KONSEP SIMPANAN

Simpanan Volume ( ribu km3)

Laut

Atmosfera

Daratan

Ais dan glasier

Air bawah tanah

Tasik air tawar

Laut air masin daratan

Air tanah

Air simpanan dalam permafrost

Sungai

Paya

Air biologikal

Jumlah daratan

1 320 000 - 1 370 000

13-14

24 000-29 000

8000-9000

91-125

85-104

16.5-85

300

1.2-2.1

11.5

0.6-1.1

36 000- 84 400

Pengaruh Antropogenik Terhadap Perseimbangan Lembangan Saliran

I. Pertambahan Penduduk

II. Pertambahan Pertanian

III. Pertambahan Pengemisian Karbon Dioksida

IV. Pengeksploitasian Sumber Air

Kesan Pada Lembangan Saliran Hasil Daripada Aktiviti Manusia

• EutropikasiPertambahan kepekatan nutrien

• Impak ekosistem air• Pencemaran punca sumber air• Pertambahan kos baikpulih sumber air• Penyakit dan kesihatan

Degradasi kualiti air

• Pertambahan risiko pengurangan air (kemarau)• Pengurangan pencairan effluen• Pengurangan habitat hidupan liar• Pengurangan kawasan tanah lembap• Pemendapan dasar sungai yang memberi implikasi kepada ekosistem air.

Pengurangan aliran rendah

• Gangguan dan kemusnahan banjir• Hakisan alur• Pemendapan di hilir• Pertambahan risiko pencemaran• Pertambahan penyakit

Pertambahan kekuatan dan perulangan banjir

Potensi ImpakPerubahan Hidrologi

• Pengurangan tanah lembap • Pengurangan aliran intrusi air masin pada aquifer pantai

Penurunan paras air bawah tanah