BAHAN KULIAH HIDROLOGIAKATIRTA MAGELANG

OlehIr. DJONI SUPARDI;MT.

SIKLUS HIDROLOGI

Siklus hidrologi adalah perjalanan air dari mukabumi ke atmosfir kemudian turun lagi kebumi sebagaimanaditujukan dalam gambar 1.1.

Selama berlangsungnya daur hidrologi, yaitu perjalananair dari permukaan badan air ( laut ,danau, waduk, situ,sungai dsb ) menuju ke atmosfer , kemudian turun (berupaair hujan) kebumi sebagian mengalir dipermukaan bumikemudian kembali kelaut, sebagian meresap kedalam bumimenjadi air tanah, sebagian lagi tertahan di waduk, danau,sungai dan sebagian lagi kembali ke atmosfer sebelumsampai ke bumi. Air yang tertahan di bumi dapatdimanfaatkan oleh manusia dan juga mahkluk-mahklukyang lain.

Sebelum mencapai permukaan tanah sebagian air hujanakan tertahan di tajuk-tajuk vegetasi selama prosespembasahan tajuk, sebagian akan jatuh ke permukaantanah melalui sela sela daun ( Througfaal) sebagian melaluipermukaan batang (stemflow) dan sebagian kecil dari airhujan tidak pernah sampai ke permukaan tanah, melainkanterevaporasi kembali ke atmosfer selama dan setelahterjadinya hujan ( interception ).

Dalam siklus hidrologi , energi panas mataharimenyebabkan terjadinya proses evaporasi di laut maupunbadan air lainnya. Uap air akan terbawa oleh anginmelintasi daratan yang bergunung-gunung maupun datar,dan apabila keadaan angin memungkinkan , sebagian uapair tersebut akan turun menjadi hujan.

Air hujan yang dapat mencapai permukaan tanah sebagian akan terserap kedalam tanah (infiltration ), sedangkan air hujan yang tidak terserap kedalam tanah akan tertampung sementara dalam cekungan – cekungan tanah ( surface detention ) untuk selanjutnya mengalir ketempat yang lebih rendah, sebagai aliran permukaan (surface runoff ) yang selanjutnya menuju sungai-sungai ,akhirnya kelaut. Sementra air yang masuk ketanah sebagian akan menjadi aliran intra kemudian keluar ke sungai sebagai mata air dan sebagian lagi akan mengisi lapisan air bawah tanah ( groundwater ) yang lebih dikenal dengan aquifer. Untuk lebih jelasnya lihat gabar 1.1 , Siklus hidrologi

Dalam hal air, ALLAH SWT banyak berfirman didalam Al-Qur’an diantaranya :

22. Dialah yang menjadikan bumi sebagai hamparan bagimu dan langit sebagai atap, dan Dia menurunkan air

(hujan) dari langit, lalu Dia menghasilkan dengan hujan itu segala buah-buahan sebagai rezki untukmu; karena

itu janganlah kamu Mengadakan sekutu-sekutu bagi Allah[30], Padahal kamu mengetahui. QS Al Baqarah (2)

[30] Ialah segala sesuatu yang disembah di samping menyembah Allah seperti berhala-berhala, dewa-dewa,

dan sebagainya.

99. dan Dialah yang menurunkan air hujan dari langit, lalu Kami tumbuhkan dengan air itu segala macam

tumbuh-tumbuhan Maka Kami keluarkan dari tumbuh-tumbuhan itu tanaman yang menghijau. Kami keluarkan

dari tanaman yang menghijau itu butir yang banyak; dan dari mayang korma mengurai tangkai-tangkai yang

menjulai, dan kebun-kebun anggur, dan (kami keluarkan pula) zaitun dan delima yang serupa dan yang tidak

serupa. perhatikanlah buahnya di waktu pohonnya berbuah dan (perhatikan pulalah) kematangannya.

Sesungguhnya pada yang demikian itu ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi orang-orang yang beriman. QS

Alan’am (6)

57. dan Dialah yang meniupkan angin sebagai pembawa berita gembira sebelum kedatangan rahmat-Nya

(hujan); hingga apabila angin itu telah membawa awan mendung, Kami halau ke suatu daerah yang tandus, lalu

Kami turunkan hujan di daerah itu, Maka Kami keluarkan dengan sebab hujan itu pelbagai macam buah-buahan.

seperti Itulah Kami membangkitkan orang-orang yang telah mati, Mudah-mudahan kamu mengambil pelajaran.

QS Al-A’raaf (7)

)

65. dan Allah menurunkan dari langit air (hujan) dan dengan air itu dihidupkan-Nya bumi sesudah matinya.

Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda (kebesaran Tuhan) bagi orang-orang

yang mendengarkan (pelajaran). QS An Nahl (16)

EKOSISTEM DAERAH ALIRAN SUNGAI

Ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terdiri dari komponen – kom

Ponen yang saling berintegrasi menjadi satu kesatuan.

Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah salah satu dari ekosistem, dimana di-

dalam ekosistem semua komponen yang terkait saling mempengaruhi.

Komponen inti dalam ekosistem adalah manusia, sebagai komponen

yang dinamis. Terjadinya ketidakseimbangan didalam ekosistem banyak

disebakan oleh ulah manusia.

Secara garis besar ekosistem Daerah Aliran Sungai dibagi menjadi tiga

Yaitu daerah hulu ,tengah dan hilir, yang secara biofisik mempunyai ciri –

Ciri sebagai berikut :

1. Daerah hulu

a) merupakan daerah konservasi

b) kerapatan drainase lebih tinggi

c) kemiringan lereng > 15%

d) bukan daerah banjir

e) pengaturan pemakaian air ditentukan oleh pola drainase

f) jenis vegetasi merupakan tegakan hutan

2. Daerah hilir

a) merupakan daerah pemanfaatan

b) kerapatan drainase lebih kecil

c) kemiringan lereng < 8%

d) pada beberapa tempat merupakan daerah banjir

e) pengaturan pemanfaatan air diatur melalui irigasi

f) jenis vegetasi didominasi tanaman pertanian, kecuali daerah es-

tuaria yang didominasi hutan bakau/lahan gambut

3. Daerah tengah

Merupakan daerah transisi dari kedua daerah tersebut, dan mem-

punyai ciri dari beberapa ciri daerah hulu dan hilir.

Ekosisten DAS hulu merupakan daerah perlindungan terhadap seluruh

bagian Daerah Aliran Sungai.

Perlindungan meliputi tata air , sehingga Daerah Aliran Sungai hulu se-

bagai fokus perencanaan pengelolaan DAS.

Keterkaitan Daerah Aliran Sungai hulu, tengah dan hilir dapat dilihat pa

gambar 1.2, yang menunjukan bahwa aktivitas perubahan “lanskap”

( perubahan tata guna lahan, pembutan bangunan, konservasi ) yang di

lakukan didaerah hulu tidak hanya menimbulkan dampak didaerah hu-

lu saja tertapi juga didaerah tengah dan daerah hilir dalam bentuk :

1. fluktuasi debit air

2. transportasi sedimen dan material terlarut

Contoh :

1. Erosi banyak terjadi pada daerah hulu sebagai akibat praktek becocok tanam yang tidak memenuhi akidah – akidah tentang konser

vasi tanah dan konservasi air.

2. Dampak dari erosi ,banyak terjadi pendangkalan sungai, waduk, em

bung yang pada gilirannya berdampak pada irigasi, PLN, PDAM serta

menimbulkan bencana tanah longsor dan banjir.

3. Kegiatan reboisasi ( penanaman pohon ) dalam luasan tertentu da –

pat menurunkan hasil air ( water yield ), tetapi kegiatan tersebut da-

pat meningkatkan kualias air tanah dan air permukaan.

4. Kegiatan pertanian dengan menggunakan bahan kimia akan

menurunkan kualitas air permukaan dan merugikan kehidupan

mahluk hidup.

5. Pencegahan terhadap pembalakan hutan ( ilegal loging ), atau

deforestasi ( pengurangan tegakan hutan ).

6. Penambangan yang tidak mengindahakan terhadap konservasi

harus dicegah.

7. Pembutan jalan-jalan dihutan diarahkan sesuai akidah konservasi

agar tidak terjadi erosi.

Reboisasi berhasil(hasil air -, kualitas +)

Deforestasi ,penebangan Cara bercocok tanam buruk(produktivitas - , erosi +)

untuk kayu bakar

( hasil air + )

Pembutan jalan,pembalakan penebangan

(erosi +, sedimen +)Kapasitas simpananwaduk (-), PLTA ?

Saluran Irigasi ( kualitas - )

Gambar. 1.2

Ekosistem Daerah Aliran Sungai

C. KOMPONEN-KOMPONEN EKOSISTEM DAS

1. DAS bagian hulu dipandang sebagai ekosistem pedesaan yang terdiri dari :

a) desa c) sungai

b) sawah ladang d) hutan

2. DAS tengah termasuk didalamnya daerah perkebunan dan tegalan.

3. DAS hilir dijumpai adanya hutan bakau

Gambar 1.3 menunjukan hubungan timbal balik antar komponen ekosistem DAS

yang saling mempengaruhi.

Contoh

Masalah degradasi lingkungan berpangkal pada komponen desa meliputi :

a) Pertumbuhan penduduk yang pesat menyebabkan kepemilikan lahan pertanian semakin sempit.

b) Keterbatasan lapangan kerja dan kendala ketrampilan yang terbatas sehingga pendapatan petani rendah.

Kedua hal tersebut diatas akan mendorong petani untuk merambah hutan dan lahan tidak produktif lainnya.

1. Apabila pengolahan lahan tidak mengindahkan akidah-akidah konservasi, tanah rentan terhadap erosi dan longsor.

2. Meningkatnya erosi dan tanah longsor akan meningkatkan sedimen di hilir.

3. Sistem pengelolaan lahan yang salah juga akan meningkatkan air larian yang menyebabkan banjir dan menurunnya infiltrasi yang mengkibatkan kekeringan dimusim kemarau ( kekurangan air baik untuk pertanian maupun kebutuhan domestik dan non domestik ).

Gambar 1.3 Komponen-komponen ekosistem DAS hulu

Matahari

HutanDesa

Sawh ladang

Sungai

Tumbuhan

Tanah Manusia Hewan

Air

Debit/lumpur/unsur hara tanah

D. SISTEM HIDROLOGI DALAM EKOSISTEM DAS

Unsur – unsur utama sistem hidrologi DAS meliputi :

a) jenis tanah c) topografi

b) tata guna lahan d) kemiringan dan panjang lereng

Karakteristik unsur – unsur diatas akan berpengaruh pada besar kecilnya :

a) evaporasi e) aliran permukaan

b) infiltrasi f) kandungan air tanah

c) perkolasi g) aliran sungai

d) air larian

Faktor – faktor yang memungkinkan dapat direkayasa oleh manusia adalah :

a) faktor tata guna lahan b) faktor kemiringan dan panjang lereng.

Adapun faktor alamiah tidak dibawah kontrol manusia, oleh karenanya fokus pengelolaan DAS bertumpu pada kedua faktor tersebut diatas.

Secara singkat gambaran sistem hidrologi dalam ekosistem DAS seperti gambar 1.4

GAMBAR 1.4 FUNGSI EKOSISTEM DAS

Curah hujan ,jenis tanah,kemiringan lereng,vegetasi, dan aktivitas manusia mempunyai peran penting terhadap proses erosi dan sedimentasi.

Input = curah hujan

air

hewan manusia Sawah ladang

DAS = prosesor

Output = air + sedimen + sampah

Manusia + Iptek

CARA BERCOCOK TANAM.

a) Memotong kontur

. Akan menimbulkan erosi , walaupun kelembaban tanah dapat dikendalikan

. Apalagi kalau jenis tanaman adalah tanaman cabutan (kolo kependem )

b) Sejajar kontur

. Akan dapat mengendalikan erosi

. Dibuat terasering untuk mengendalikan kelembaban tanah

E. POLA DRAINASE DAN URUTAN SUB DAS

Bila dilihat dari udara jaringan aliran sungai ( sistem drainase ) menyerupai percabangan pohon ( DENDRITIC ) meliputi ;

( HORISONTAL ROCK )

( CRYATALLINE ROCK )

Tetapi apabila dilihat dari dekat akan terlihat :

a) Segi empat ( Rectangular )

b) Trellis

c) Annular

d) Radial

BAB II

PRESIPITASI

Presipitasi adalah jatuhnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk yang berbeda :

1. Daerah tropis Hujan air ( curah hujan )

2. Daerah beriklim sedang hujan air dan salju

Presipitasi adalah klimatik yang bersifat alamiah yaitu berubahnya uap air di atmosfer menjadi curah hujan akibat dari proses kondensasi.

Presipitasi adalah faktor utama yang mengendalikan proses daur hidrologi di suatu Daerah Aliran Sungai ( DAS ).

Prakondisi terjadinya hujan sangat dipengaruhi oleh :

1. Kelembaban udara 3) Angin ( arah dan kecepatannya )

2. Energi matahari 4) Suhu udara

Untuk mengetahui kondisi tersebut diatas dibeberapa lokasi dipasang alat pengukur cuaca otomatis ( untuk mengukur curah hujan , suhu dan kelembaban udara, kecepatan dan arah angin serta radiasi matahari ).

Alat : ( CR 10, Campbell Scientific Ltd, Leicester,Uk ).

Terdiri dari : a) alat ukur curah hujan 0,20 mm ( tipping bucket )

b) alat ukur suhu dan kelembaban udara ( temperatur – humidity ......

measure probe )

c) alat ukur angin ( cup anemo meter ) dan arah angin ( windvane )

d) alat ukur radiasi matahari ( pyramometer sensor ), dan alat ukur quantum fluk ( quantum sensor)

Masing-masing alat dihubungkan kedata loger untuk pencatatan secara otomatis sesuai dengan interval waktu yang diinginkan.

Contoh gabar 2.1 buku hdrologi halaman 31

1. Kelembaban udara

Kelembaban udara akan memantulkan atau menyerap setengah radiasi matahari gelombang pendek yang menuju kepermukaan bumi.

Disamping itu kelembaban udara juga dapat menahan keluarnya radiasi matahari gelombang panjang dari permukaan bumi baik siang maupun malam hari.

Suhu udara meningkat ,kapasitas udara menampung uap air juga semakin me-

ningkat.

Suhu udara bertambah dingin gumpalan awan bertambah besar, dan selanjutnya akan jatuh menjadi hujan.

Kelembaban udara ada dua :

a) kelembaban spesifik

b) kelembaban absolute

a) kelembaban spesifik adalah banyaknya uap air (dalam gram) yang terdapat dalam 1 kg udara basah ( gr/kg )

b) kelembaban absolut adalah perbandingan masa uap air dengan volume udara total

( gr/Kg )

Pada kelebaban spesifik perubahan tekanan udara tidak akan mempengaruhi besar kecilnya kelembaban udara.

Pada kelembaban absolut perubahan tekanan udara akan memberikan pengaruh pada kelembaban udara.

Contoh.

Kerapatan udara kering dipermukaan air laut biasanya sekitar 1,28 gr/m3, sedangkan kelembaban absolut pada permukaan laut umumnya lebih kecil dari 0,005 gr/m3 atau lapisan atmosfer mengandung air lebih kecil dari 0,50 %.

Satuan – satuan dalam hidrologi

Tekanan udara Barometer (b) atau Milibarometer (mb)

1 b = 1000 mb = 0,98 kali tekanan atmosfer pada permukaan laut

Tekanan uap air udara jenuh ( es , saturated vapour presure ) ,adalah tekanan

uap air diudara pada saat keadaan udara jenuh.

Nilai es dipengaruhi oleh besar kecilnya suhu udara.

Ada dua cara untuk menunjukan tekanan uap air diudara, ea ( ambient vapour presure ) dalam kaitannya dengan uap air udara jenuh (es )

1. Kelembaban relatif x !00%

2. Kekurangan /devisit tekanan uap air ( vapour presure deficit ) perbe daan antara dan dalam milibar atau pascal

No. Suhu udara ( derajat C )

Tekanan uap air jenuh ( mb )

1 10 9,21

2 20 17,54

3 30 31,82

𝑒𝑠 = 3,869 0,00738. 𝑇𝑎 + 0,8972 8 − 0,000019 1,8. 𝑇𝑎 + 48 + 0,001316

𝑒𝑠=𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 𝑢𝑎𝑝 𝑎𝑖𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑢 ℎ (𝑚𝑏 )

𝑇𝑎=𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (°𝐶) 𝑅ℎ =𝑒𝑎

𝑒𝑠 𝑥 100%

𝑑𝑎𝑛 𝑇𝑑 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 °𝐶

Alat pengukur kelembaban udara (psichometer) terdiri dari : dua termometer

a) termometer bola basah, b) termometer bola kering.

Suhu titik embun 𝑻𝒅 (dew point temperatur ) adalah suhu udara pada saat

udara jenuh yaitu pada saat 𝒆𝒔 = 𝒆𝒂

Setiap kenaikan ketinggian 1000 m ada penurunan suhu sebesar 6,5°C.

Gerakan uap air diatmosfeer juga dapat disebabkan oleh beda kerapatan udara

diantara dua tempat.

Dari kerapatan masa udara lebih tinggi (kering/hangat) ke masa udara yang

lebih rendah (basah/sejuk)

𝑅ℎ = 100 112 − 0,1𝑇𝑎 + 𝑇𝑑 / 112 + 0,9𝑇𝑎 8

2. Energi Matahari

Energi matahari merupakan mesin yang mempertahankan kelangsungan daur

hidrologi.

Energi matahari memproduksi gerakan masa diatmosfeer dan diatas lautan .

Energi matahari merupakan sumber tenaga sehingga terjadi sehingga terjadi

proses “Evaporasi” dan “ Transpirasi”.

Evaporasi adalah penguapan air dari permukaan badan perairan

Transpirasi adalah penguapan air/kehilangan air dari dalam vegetasi.

Energi matahari mendorong terjadinya daur hidrologi melalui proses radiasi.

Penyebaran kembali energi matahari dilakukan melalui proses:

1. Konduksi dari daratan

2. Konveksi yang berlangsung didalam badan air dan atmosfeer.

1. Konduksi adalah suatu proses transpormasi udara antara

dua lapisan udara yang berdekatan ,( apabila suhu kedua

lapiasan tersebut berbeda). Konduktivitas termal ,besarnya

laju pindah panas adalah

Dimana :

qx : laju pindah panas persatuan luas (cal/cm2.dt)

kr : angka tetapan konduktivitas termal pada kedudukan

konstan (cal/deg.cm.dt)

∆T : beda suhu (oC)

X : jarak (cm)

2. Konversi adalah pindah panas yang timbul oleh adanya

gerakan masa udara atau air dengan arah gerakan vertikal.

Atau dapat dikatakan konversi adalah hasil

ketidakmantapan masa udara atau air.

3. Proses gerakan masa udara lainnya adversi yaitu pindah

panas yang dihasilkan oleh gerakan udara secara horisontal.

𝑞𝑥 = 𝐾𝑟 ∆𝑇 /𝑥

3. ANGIN

Angin adalah gerakan masa udara, yaitu gerakan atmosfer atau udara nisbi terhadap permukaan bumi.

Parameternya : arah dan kecepatan angin.

Kecepatan angin mempengaruhi terhadap:

1. Besarnya kehilangan air melalui proses evaportanspirasi

2. Mempengaruhi kejadian-kejadian hujan

Untuk terjadinya hujan diperlukan adanya gerakan udara lembab yang berlangsung terus menerus.

Apabila dunia tidak berputar pada porosnya, pola angin yang terjadi semata-mata ditentukan oleh sirkulasi termal.

Angin akan bertiup ke katulistiwa sebagai udara hangat.

Udara yang mempunyai berat lebih ringan akan naik ke atas, digantikan oleh udara padat yang lebih ringan.

Karena bumi berputar pada porosnya, masa udara (frontal) akan bergerak dari barat ke timur.

Dari pengertian tersebut apabila ada dua masa udara dengan suhu yang berbeda bertemu akan terjadi hujan di batas antara dua masa udara tersebut.

Angin pada umumnya bertiup dari permukaan bidang yang lebih dingin ke permukaan bidang yang lebih hangat.

Pada siang hari musim kemarau

arah angin dari lautan ke daratan yang lebih hangat

Pegunungan juga mempunyai pengaruh terhadap perubahan arah angin oleh adanya proses pemanasan di salah satu sisi pegunungan tersebut, yang mengakibatkan adanya beda suhu antara punggung gunung tersebut, yang pada gilirannya memyebabkan terjadinya perubahan arah angin.

Proses kehilangan panas dengan adanya ; padang pasir, jalan aspal, daerah yang banyak bangunan, juga dapat menyebabkan perubahan arah angin.

4. SUHU UDARA

1. Suhu udara mempengaruhi

a. Besarnya curah hujan

b. Laju evaporasi dan transpirasi

2. Suhu juga sebagai salah satu faktor yang dapat memperkirakan dan menjelaskan “kejadian dan penyebaran air di muka bumi”

3. Suhu harian rata-rata:

Tave : Suhu harian rata-rata (0C)

Ti : Suhu udara per jam (0C)

Atau

Tave = (Tmax – Tmin)/2

Tmax : suhu maksimum harian (0C)

Tmin : suhu minimum harian (0C)

Tave = 𝑇𝑖24 24

𝑖=1

1. Suhu udara yang banyak dijumpai di dalam laporan-laporan tentang metereologi umumnya menjunjakan data: suhu musiman, suhu berdasarkan letak geografis, suhu letak ketinggian tempat yang berbeda.

2. Oleh karenanya besarnya suhu rata-rata harus ditentukan menurut “ waktu dan tempat” dengan penurunan suhu 0,50 – 0,7 0C per 100 m atau 5 – 7 0C per 1000 m. Rata-rata 6,5 0C per 1000 m.

3. Rh = (112 – 0,1T + Td)/(112 + 0,9T)

T : Suhu udara ( 0C )

Td : Suhu udara jenuh (0C )

Rh : kelembaban relatif

PRESIPITASI

1. Presipitasi adalah faktor yang mengendalikan daur hidrologi dalam wilayah DAS sebagai elemen utama ( berpengaruh terhadap kelembaban tanah, proses resapan air tanah, debit aliran)

2. Keberlanjutan proses ekologi, geografi, dan tataguna lahan di suatu DAS sangat ditentukan oleh berlangsungnya daur hidrologi.

Presipitasi dapat dipandang sebagai faktor pendukung sekaligus pembatas bagi usaha pengelolaan sumberdaya air dan tanah

3.Besar kecilnya presipitasi, waktu berlangsungnya hujan, dan ukuran serta intensitas yang terjadi, baik secara sendiri-sendiri atau merupakan kombinasi akan mempengaruhi kegiatan pembangunan (proyek) seperti PLTA, irigasi, konservasi tanah dan air.

4.Mekanisme presipitasi

5.Proses terjadinya presipitasi adalah sebagai berikut:

Mekanisme presipitasi

1.Proses terjadinya presipitasi adalah sebagai berikut:

1). Sejumlah uap air di atmostfer bergerak ke tampat yang lebih tinggi oleh

adanya beda tekanan air.

2). Uap air bergerak dari tempat dengan tekanan uap air lebih besar ke tempat

dengan tekanan uap air lebih kecil.

3). Uap air tersebut pada angka 2, pada ketinggian tertentu akan mengalami

penjenuhan, dan apabila hal tersebut diikuti dengan kondensasi, maka uap air

akan berubah menjadi butiran-butiran air hujan.

2. Tipe-Tipe Hujan

Tiga tipe hujan:

1). Hujan konveksi (convectional storms)

2). Hujan frontal (frontal/cyclonic stroms)

3). Hujan Orografik (orographic storms)

1. Hujan konveksi (convectional storms)

Penyebabnya adalah:

1). adanya beda panas yang diterima permukaan tanah

2). beda panas diatasnya terjadi pada akhir musim kering yang akan menyebabkan hujan dengan intensitas hujan tinggi sebagai hasil kondensasi masa air basah pada ketinggian > 15 km.

Mekanisme:

1. Lapisan udara di atas tanah menjadi lebih panas daripada lapisan udara di atasnya

2. Udara yang lebih panas bergerak ke lapisan yang lebih tinggi dan pada saatnya akan terkondensasi

3. Pada saat tersebut akan terjadi pelepasan udara panas, dan udara panas tersebut akan menjadi lebih panas dan bergerak ke arah lebih tinggi sampai kemudian membeku dan jatuh sebagai hujan oleh adanya gaya gravitasi.

Ciri-ciri hujan konvektif:

1. Intensitas tinggi

2. Berlangsung relatif cepat

3. Cakupan wilayah tidak terlalu luas.

Ciri-ciri hujan konvektif:

1. Intensitas tinggi

2. Berlangsung relatif cepat

3. Cakupan wilayah tidak terlalu luas.

Kristal es

Turbulen dan

ketidakstabilan

Radiasi

Matahari

Suhu dan

kelembaban tinggi

2. Hujan badai dan hujan mansun (monsoon) adalah tipe hujan frontal yang sering dijumpai .

Udara hangat

Udara dingin

Intensitas

tinggi

3. Hujan Orografik (orographic storms)

1. Jenis hujan ini umumnya terjadi di daerah pegunungan.

2. Yaitu ketika masa udara bergerak ke tempat yang lebih tinggi mengikuti bentang lahan pegunungan sampai saatnya terjadi proses kondensasi

3. Ketika masa udara melewati daerah bergunung, pada lereng dimana angin berhembus (winward side) terjadi hujan oroganik

4. Sementara pada lereng dimana gerakan masa udara kurang berarti (...ward 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 winward side)

besarnya intensitas hujan oroganik menjadi lebih besar dengan meningkatnya ketebalan lapisan udara lembab ke atmosfer yang bergerak ke tempat yang lebih tinggi.

3. Tipe hujan oroganik dianggap sebagai pemasok air tanah,danau, pegunungan, bendungan dan sungai karena hujan berlangsung di DAS

Rain shadow

Leward side Winward side

Liting and

cooling

EVAPOTRANSPIRASI

Evapotranspirasi adalah jumlah air yang diuapkan dari:a) permukaan air ( Evaporasi ), air menguap.b) permukan tanah ( transpirasi ), air yang diserapp oleh akar di-

transfeer kebatang ,ranting,daun kemudian menguap melalui proses fisiologi tanaman.

c) vegetasi ( intersepsi ), yaitu penguapan air yang tertahan olehdaun,ranting,cabang,batang dan belum sempat sampai di tanah

INTERSEPSI

Intersepsi air hujan (rainfall interception loss ) adalah air hujan yang jatuh pada vegetasi , tertahan beberapa saat lalu diuapkan kembali ( hilang ) ke atmosfeer atau diserap oleh vegetasi yang bersangkutan.

Besarnya interspsi bervariasi antara 35% - 55% dari keseluruhan evapotranspirasi.Intersepsi diatas tegakan hutan berkisar antara 35%-75% dari total evapotranspirasi.Intersepsi diatas hutan tropis berkisar antara 10% - 35% dari curah hujan total.

Air hujan yang jatuh diatas permukaan vegetasi ,tidak langsung mengalir kepermukaan tanah. Setelah tempat-tempat ( daun,ranting,cabang dan batang) barulah air mengalir kepermukaan tanah.

Besarnya daya tampung permukaan vegetasi dinamakan “kapasitas intersepsi” ( canopy storage capacyty) , dan besarnya ditentukan oleh bentuk kerapatan dan tekstur vegetasi.

Air hujan yang jatuh pada permukaan vegetasi akan mencapai permukaan lantai hutan melalui dua proses mekanis :

1. Air lolos (througfall)

2. Aliran batang ( stemflow)

7

5451

2

3

4

6

Keterangan:

1. Alat ukur ( RG) 4. air lolos ( Tf )

2. Interception ( IC ) 5. Interception seresah ( If)

3. Curah hujan total ( pg ) 6. Net precipitation ( Pn )

7. Aliran batang ( Sf ).

Faktor – faktor penentu intersepsi

Itersepsi sangat dipengaruhi oleh vegetasi dan iklim.

Faktor vegetasi meliputi:

a. Luas vegetasi hidup dan mati

b. Bentuk, ketebalan daun dan cabang vegetasi

Faktor iklim meliputi :

a. Jumlah dan jarak lama waktu antara satu hujan dengan hujan berikutnya

b. Intensitas hujan

c. Kecepatan angin

d. Beda suhu antara permukaan tajuk dan suhu atmosfeer.

Besarnya air hujan yang terintersepsi merupakan fungsi dari:

a. Karakteristik hujan

b. Jenis dan umur serta kerapatan tegakan

c. Musim pada hutan yang bersangkutan

Pada musim pertumbuhan tegakan 10 – 20 % air hujan akan terinsepsi.

Pada hutan yang sangat rapat intersepsi dapat mencapai 25 _ 35 % ( pada hujan tidak lebat intersepsi akan lebih besar ).

Contoh : Amerika utara curah hujan lebih kecil dari 0,25 mm, sehingga 100 % air hujan terintersepsi.

Pada curah hujan lebih besar dari 1 mm, air yang terintersepsi antara 10 – 40 %.

Pada vegetasi berdaun jarum dengan jarak tanam 2 x 2 m; 4 x 4 m; 6 x 6 m dan 8 x 8 mmemberikan hasil intersepsi sebesar 33 %; 24 % ; 15 % ; 9 % ; dari total curah hujan.

Tabel : perbandingan Pg, Tf , Sf , dan I di hutan tidak terganggu dan hutan bekas tebangan.

Variabel Unit Hutan tdkTerganggu 1) Rata-

rata3)Tajuk rapat

Hutan tebangan 2)Tajuk sedang

Tanpa tajuk

Pg mm 2199 3563 3563 3563 3563

Tf mm 1918 3334 3027 3403 3539

( % ) ( 87,20 ) ( 93,50 ) ( 85,00 ) ( 95,00 ) ( 99,00 )

Sf mm 30 9,6 - - -

( % ) ( 1,40 ) ( 0,30 ) - - -

I mm 251 219 536 160 24

( % )

1) Pengukuran selama 6bulan (Jumlah kejadian hujan =55)

( 11,40 )

2)Pengukuran selama satu tahun (jumlah kejadian hujan=95)

( 6,20 )

3)Rata-rata dari tiga penutupan tajuk yang berbeda.

( 15,00 ) ( 4,50 ) ( 0,70 )

Dimana :

Pg = curah hujan total Tf = air lolos

Sf = aliran batang I = Intersepsi (Ic dari tajuk dan If dari seresah)

Ic = Pg – ( Tf + Sf )

Jumlah air hujan yang sampai dilantai hutan = Tf + Sf

Curah hujan bersih Pn = Tf + Sf - If

Curah hujan bersih ( net precipitation ) inilah yang kemudian menjadi :

a. Air infiltrasi

b. Air larian

c. Aliran air bawah permukaan atau aliran air tanah ( aliran intra)

Daerah-daerah yang didomonasi oleh vegetasi (pedesaan),faktor-faktor pengendali besarnya intersepsi adalah type, ,kerapatan dan umur vegetasi juga mempengaruhi intersepsi karena ada jenis vegetasi tertentu yang mempunyai intersepsi berbeda dari musim kemusim.

Musim pertumbuhan nilai intersepsi lebih besar dari pada musim tidak aktif

( dormant sason) .

Ada pula jenis vegetasi yang mempunyai nilai intersepsi sama sepanjang tahun ( everygreen species ) .

Perbedaan intersepsi juga ditentukan oleh bentuk komunitas vegetasi, tegakan pohon, semakbelukar, padang rumput dan tanaman pertanian.

Jenis tanaman

Intersepsi selama pertumbuhan

cepat Intersepsi selama pertum

Buhan lambat

Cuarh hujan(mm)

Intersepsi(mm)

Intersepsi(%)

(%)

Afafa 275 98 36 22

Jagung 181 28 16 3

Kedelai 158 23 15 9

Gandum 171 12 7 3

Pengukuran intersepsi

Pengukuran intersepsi pada sekala tajuk vegetasi dilakukan melalui dua pendekatan:

1. Pendekatan neraca volume (volume balance approach).

2. Pendekatan neraca energi (energy balance approach)

Cara 1) paling umum dilakukan dengan cara :

a) curah hujan diukur melalui stasiun curah hujan

b) aliran batang diukur dengan menempatkan tabung dipangkal batang

c) air lolos diukur dengan menempatkan alat ( semcam nampan ) dibeberapa tempat . Alat tersebut dibuat bentuk V denghan panjang 140 Cm dan lebar 10 Cm

air dialirkan ke bak penampung.

Intersepsi adalah beda antara hujan total dan curah hujan bersih ( Pg – Pn ), dan Pn = Tf + Sf.

Cara lain dapat menggunakan jerigen yang dilengkapi corong diameter 18 Cm – 20 Cm. Semakin banyak hasilnya semakin akurat.

Cara pengukuran air lolos yang lebih terpadu dengan “ plastic – sheet gauge “ ( lembaran plastik 14 m x 14 m ) dipasang kurang lebih 1 m diatas tegakan sekaligus menampung air aliran batang ( Sf ), yang kemudian dialirkan ke bak penampungan melalui alat “tipping bucket” ( alat penakar hujan yang bekerja secara otomatis).

EVAPORASI

Evaporasi adalah penguapan air ,tanah dan bentuk permukaan bukan vegetasi lainnya oleh proses fisika.

Dua unsur utama terjadinya evaporasi adalah energi (radiasi) matahari dan ketersediaan aiar.

1). RADIASI MATAHARI

Sebagian radiasi gelombang pendek ( shortwave radiation ) matahari akan diubah menjadi “energi panas” didalam tanaman , tanah dan air.

Energi panas akan menghangatkan udara disekitarnya. Yang kemudian sebagian dari energi matahari akan diubah menjadi tenaga mekanik.

Tenaga mekanik tersebut akan menyebabkan perputaran udara dan uap air diatas permukaan tanah.

Keadaan tersebut menyebabkan udara diatas permukaan tanah jenuh, dan dengan demikian mempertahankan tekanan uap air yang tinggi pada permukaan bidang evaporasi.

2). KETERSEDIAAN AIR

Ketersediaan air tidak hanya melibatkan jumlah air yang ada, tetapi juga persediaan air yang siap untuk terjadinya evaporasi.

Permukaan bidang evaporasi yang kasar akan memberikan laju evaporasi lebih tinggi dari pada bidang permukaan yang rata, karena bidang permukaan yang kasar besarnya turbulensi lebih meningkat.

FAKTOR-FAKTOR PENETU EVAPORASI

1) Energi matahari

Energi panas tak tampak ( latent heat ) pada proses evaporasi, energi panas gelombang pendek (shortwave radiation ) dan energi gelombang panjang ( longwave radiation ).

Energi panas gelombang pendek merupakan energi panas terbesar , yang merupaka suplay terbesar penguapan air dari permukaan bumi.

Energi panas gelombang panjang adalah panas yang dilepas oleh permukaan bumi keudara bersifat menambah panas dari energi gelombang pendek ( panas yang telah dihasilkan oleh energi panas gelombang pendek ).

2) Suhu udara

Permukaan bidang penguapan ( air, vegetasi, dan tanah ), makin tinggi suhu udara diatas bidang penguapan , makin mudah terjadi perubahan bentuk dari zat cair menjadi gas.

Dengan demikian laju evaporasi menjadi lebih besar didaerah tropik daripada daerah beriklim sedang.

3) Kapasitas kadar air didalam udara, juga mempengaruhi langsung oleh tinggi rendahnya suhu ditempat tersebut.

Besarnya kadar air ditentukan oleh tekanan uap air, vp (vapour presure ) yang ada ditempat tersebut.

Proses evaporasi tergantung pada devisit tekanan uap air jenuh. Dvp ( saturated vapour pressure deficit ) di udra atau uap air yang dapat diserap oleh udara sebelum udara tersebut menjadi jenuh.

Defisit tekanan uap air jenuh adalah beda keadaan antara tekanan uap air jenuh pada permukaan bidang penguapan(tajuk vegetasi ) dan tekanan uap air nyata di udara.

4) Ketika proses penguapan berlangsung udara diatas bidang penguapan secara bertahap menjadi lebih lembab, sampai pada tahab udara menjadi jenuh dan tidak mampu menampung uap air lagi.

Akibat beda tekanan dan kerapatan udara, udara jenuh diatas permukaan bidang penguapan akan berpindah ketempat lain, sehingga proses penguapan akan berlangsung terus menerus.

5) Sifat alamiah bidang permukaan penguapan akn mempengaruhi proses evaporasi melalui perobahanpola perilaku angin. Pada bidang permukaan kasar atau tidak beraturan , kecepatan angin akan berkurang oleh adanya proses gesekan. Pada permukaan bidang yang halus angin kencang juga dapat menimbulkan gelombang air besar, yang dapat mempercepat evaporasi.

TRANSPIRASI

Transpirasi adalah proses penguapan air dari daun dan cabang tanaman melalui pori-pori daun oleh proses fisiologi.

Daun dan cabang umumnya berbalut kulit mati atau kulit ari ( cuticle ) yang kedap uap udara. Cel-cel hidup daun dan cabang terletak dibawah permukaan tanaman, dibelakang pori-pori daun atau cabang. Besar kecilnya “transpirasi “ sangat dipengaruhi oleh radiasi matahari yang akan membuka dan menutup pori-pori,

radiasi

Sensible heat

penguapan

Kulit ari

Epidemia atas

Epidemis bawah

Cylem

Celpalisade

udara

Pori-pori

Pholem

Kulit

kambium

Cylem

Curtex

butirtanah

akar

Cylem

PEMANENAN AIR HUJAN

Dibanyak tempat pemanenan air hujan ( rain water harvesting ) telah lama dilakukan pemanennan air hujan dari :

1. Atap 3. halaman rumah

2. Jalan 4. Daerah tangkapan air

1. Pemanenan air hujan dari atap.

Atap yang akan dipakai untuk pemanenan air hujan sebaiknya dibuat atau dilapisi dengan bahan almunium, sirap atau atap yang terbuat dari atau dilapisi semen (genteng beton ).

Untuk mencegah adanya pencemaran air hujan yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan , maka sebelum air dipanen atap harus dibersihkan dari segala kotoran menjelang musim hujan.

Cara lain dengan membuang terlebih dahulu air yang datang pertama dan kedua.

Cara pemanenan :

a) Menempatkan talang diujung bawah genteng dan sudut-sudut pertemuan bidang atap ( talang tritis dan talang kil ).

b) Air dari talang dimasukan ke penampungan air.

c) Air dari penempungan disalurkan ke tangki penyimpanan air yang lebih besar.

kran

talang

Bak penampung

Tangki penyimpanan air

pompa

Over flow

Contoh . Atap dengan luas 8m x 5 m, curah hujan tahunan rata-rata 750 mm, air yang menguap dan meresap sekitar 20 %.

Hasil air = 5 x 8 x 0,80 x 0,75 = 24 m3/tahun = 24.000 l/tahun

= 24000/365 = 66 l/hari

Untuk mencukupi kebutuhan dasar minum/masak kurang lebih 40 – 60 l/hari ( untuk 6 orang), maka ukuran bak penampung diberi kurang lebih 50 %.

Apabila musim kemarau hanya 3 bulan maka ukuran bak = 3 x 30 x 40 = 3600 l

Angka keamanan 50% , maka ukuran 1,5 x 3.600 = 5.400 l

2). Air dari jalan

untuk memanen air dari jalan dengan cara membuat saluran – saluran tepi jalan yang selanjutnya dimasukan ke bangunan pengolahan air, atau sebelum masuk bangunan pengolahan ditampung dulu di bangunan penampungan.

3) Air halaman

Air dari halaman sama dengan air dari jalan harus diolah terlebih dahulu.

4). Pengumpulan air hujan dari permukaan tanah.

Pada prinsipnya adalah memanen air larian ( surface runoff ) daerah tangkapan air.

Untuk mengurangi infiltrasi , dan meningkatkan air larian dilakukan hal-hal sebagai berikut.

a) Menempatkan lembaran plastik yang tidak mudah bocor diatas permukaan tanah

b) Menyemen atau mengaspal bidang tangkapan

c) Menyemprot lapisan permukaan tanah dengan bahan kimia

d) Dengan memadatakan tanah pada bidang tangkapan hujan

Besarnya air yang dapat dipanen ditentukan oleh :

a) Topografi datar atau miring

b) Kemampuan lapisan tanah menahan air

Besarnya air hujan yang dapat dipanen berkisar antara 30% - 90%

tangki

Jebakan lumpur

AIR BAWAH PERMUKAAN

Air bawah permukaan adalah semua bentuk aliran air hujan yang mengalir dibwah permukaan tanah, sebagai akibat struktur pelapisan geologi , beda potensi kelem baban tanah dan gaya gravitasi bumi.

Persoalan persoalan yang perlu dibahas adalah, “Proses dan mekanisme terjadinya air tanah, karakteristik air tanah, gerakan air tanah, pemanfaatan dan pencagaran air tanah.

INFILTRASI

Infiltrasi adalah proses aliran air ( umumnya berasal dari air hujan ) masuk ke tanah.

Perkolasi merupakan proses kelanjutan aliran infiltrasi ketanah yang lebih dalam untuk selanjutnya mengisi aquifer bawah tanah. Dengan kata lain infiltrasi aliran air masuk kedalam tanah akibat dari gaya kapiler ( gerakan air kearah lateral) dan gravitasi ( gerakan air kearah vertikal).

Setelah lapisan tanah bagian atas jenuh , kelebihan air akan mengalir ketanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi yang dikenal dengan proses “Perkolasi”

Laju maksimum gerakan air masuk kedalam tanah dinamakan “kapasitas infiltrasi”

Beberapa catatan:

1) Intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah

terjadi air melebihi kapasitas infiltrasi.

2). Intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi = laju curah hujan.

3). Satuan laju in filtrasi mm/jam, pasokan air hujan kedalam tanah sangat berarti bagi tanaman.

4). Air infiltrasi yang tidak kembali lagi ke atmosfeer melalui proses evapotranspirasi, akan menjadi air tanah untuk selanjutnya menglir kesungai disekitarnya.

Meningkatnya kecepatan dan luas wilayah infiltrasi dapat memperbesar debit aliran selama musim kemarau ( baseflow), yang sangat penting untuk memsok kebutuhan air dimusim kemarau, untuk pengenceran kadar pencemaran sungai dll.

PROSES TERJADINYA INFILTRASI

1). Air hujan yang jatuh ke permukaan tanah , sebagian atau seluruhnya akan masuk kedalam tanah melalui pori-pori tanah.

2).karena adanya gaya gravitasi dan gaya kapiler maka air hujan akan tertarik mengalir kedalam tanah.

3). Gaya gravitasi mengalirkan air kearah bawah.

4).gaya kapiler mengalirkan air tegak lurus keatas, kebawah dan horisontal ( lateral )

5). Gaya kapiler tanah bekerja nyata pada tanah pori-pori besar air banyak mengalir kearah bawah.

Kesimpulan :

Infiltrasi melibatkan 3 proses yang tidak saling mempengaruhi yaitu:

a). Proses masuknya air hujan melelui pori-pori tanah.

b).Tertampungnya air hujan didalam tanah.

c).Proses pengaliran air ketempat lain ( bawah, samping, atas )

Meskipun tidak saling mempengaruhi secara langsung , tetapi ketiga proses tersebut saling terkait.

1). Besarnya laju infiltrasi pada permukaan tanah yang tidak bervegetasi tidak akan pernah melebihi laju intensitas hujan .

2). Untuk wilayah hutan laju infiltrasi tidak akan pernah melebihi laju intensitas hujan efektif.

3). Curah hujan efektif = curah hujan total – air infiltrasi.

Pengukuran infiltrasi

Ada tiga cara menentukan besarnya infiltrasi :

1). Menentukan beda volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaab laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan.

2).menggunakan alat infiltrometer.

3). Teknik pemisahan hidrograf aliran dari data aliran air hujan.

Alat infiltrometer yang biasa digunakan jenis ganda ( double ring infiltrometer)

a). Silinder keceil diameter sekitar 30 Cm ,silinder besar sekitar diameter 46 Cm – 50 Cm. Pengukuran hanya pada silinder kecil saja, silinder besar hanya berfungsi sebagai penyangga.

b). Silinderr ditanam didalam tanah dengan kedalaman 5 Cm – 50 Cm.

c). Air dimasukan kedalam kedua silinder dengan kedalaman 1 Cm- 2Cm. Dan dipertahankan kedalamannya dengan cara mengalirkan air kedalam silinder tersebut ( dari suatau kantong air yang dilengkapi sekala ).

d). Laju air yang dimasukan kedalam silinder diukur dan dicatat, dan laju air tersebut merupakan laju infiltrasi. ( hasil lebuh besar 2 – 10 kali dari pada yag berlangsung dilapangan. Gambar kurva hubungan air larian dan infiltrasi pada hujan buatan.

Curah hujan

Air larian

Dan infiltrasi

(Cm/jam)

Curah hujan 4,6 Cm / jam

Air larian

infiltrasi

0 20 40 60 80 100 120

Gambar kurva infiltrasi dan curah huajan untuk menghitung air larian.

APLIKASI PRAKTIS INFILTRASI

Dalam usaha pencagaran air ( water conservation ) sudah dilakukan di jawa barat dengan prioritas :

1). Daerah resapan ( recharge area ) dengan karakteristik wilayah yang didominasi vegetasi ( hutan dan komunitas lainnya ).

Curah hujanInfiltrasi(Cm/jam

Waktu (jam)

Curah hujan

Air larian

2). Daerah tersebut mempunyai curah hujan besar.

3).daerah resapan biasanya mempunyai koefisien resapan ( recharge coefficieennt ) besar.

4).kefisien resapan adalah banyaknya volume curah hujan yang mengalir sebagai air infiltrasi terhadap total curah hujan.

5).untuk mendapatkan angka koefisien resapan ( C ) tahunan suatu daerah resapan digunakan rumus:

Dimana :

I = laju infiltrasi ( base flow ) dalam m/hari

A= luas daerah tangkapan air ( m2 )

P = curah hujan tahunan ( m )

Contoh :

Diketahui laju infiltrasi suatu daerah resapan air = 0,80 mm/hari, luas daerah resapan =296 Km2, curah hujan rata-rata tahunan = 2000 mm

Koefisien besaran C = │(0,80/1000)(365)(296 x 1000000)│/│(2000/1000)(296 x 1000000)│

C = 0,15

C = ( I x 365 x A )/( P x A )

Tabel : laju resapan air tanah tahunan wilayah jawa barat.

kabupaten Luas (km2) Curah hujan(mm) 1)

Koefisien resapan

(%) 2)

Laju resapan1000000 m3/th

3)

BandungPurwakartaMajalengkaCianjurKuninganPandegelangSumedangLebakCiamisBogorTasikmalayatangerang

3016,6996,0

1209,03637,71192,42709,61565,63302,92900,03308,52956,01350,0

2283,03100,03079,03186,02750,03490,82944,03400,03290,03802,03525,02250,0

17,014,915,016,015,817,015,818,316,017,316,015,0

1171,0460,0558,0

1854,0518,0

1608,0728,0

2055,01527,02176,01667,0

455,6

1). Curah huja rata-rata tahunan

2). Koefisien resapan (C) dari rumus

3). R = ∑ ( A x P x C )

R = laju resapan air tanah tahunan ( 1000000 m3 )

A = luas permukaan resapan ( 1000000 m2 )

P = curah hujan tahunan rata-rata daerah resapan (m)

C = koefisien resapan daerah kajian ( % )

KELEMBABAN TANAH

Pertumbuhan vegetasi memerlukan kelembaban tanah tertentu.

Kelembaban pada tingkat tertentu dapat menentukan bentuk tata guna lahan.

Tingkat kelembaban tanah yang tinggi juga dapat menimbulkan permasalahan misal untuk bangunan peresapan pada kelengkapan septitank kurang baik.

Secara ringkas dapat dikatakan :

a). Pada tingkat tertentu kelembaban tanah sangat penting, untuk mendukung kehidupan manusia.

b). Pada tingkat kelembaban tanah terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menimbulkan permasalahan bagi manusia.

Klasifikasi tanah klasifikasi hidrologi

air tanah

daerah batuan

A = seresah G = lantai hutan

B = seresah yang telah terdekomposisi H = zone jenuh

C = lantai hutan

D = zone perakaran

E = perkolasi

F = zone airasi

A

B

C

D

E F

H

G

AIR TANAH

Air tanah adalah air yang berada diwilayah jenuh dibawah permukaan tanah. Keseluruhan air tawar 97% lebih adalah air tanah.

Dengan semakin berkembangnya perumahan dan industri, ketergantungan akan air tanah semakin terasa mengingat ketersediaan air permukaan semakin menurun.

Namun cara pengambilan air tanah sering tidak mengindahkan prinsip-prinsip hidrologi yang baik, sehingga sering menimbulkan dampak negatif.

Dampak negatif tersebut dapat dibedakan menjadi :

a). Bersifat kualitatif ( kualitas air tanah ).

b). Bersifat kuantitatif ( pasokan air tanah ).

Dampak kualitatif seperti pencemaran sumur-sumur penduduk terutama yang berdekatan dengan sungai dimana sungai tersebut dijadikan sarana pembuangan limbah pabrik.

Juga pada daerah pantai dalam bentuk intrusi air laut kedalam sumur penduduk.

Dampak kuantitatif pada umumnya dijumpai pada musim kemarau dimana muka air sumur menjadi semakin dalam .

Dalam membicarakan air tanah selain faktor-faktor yang telah diuraikan ada faktor “formasi geologi”, dalam masalah air tanah formasi geologi tersebut dikenal sebagai “aquifer”

Dengan demikian “aquifer” pada dasarnya adalah “kantong air yang berada didalam tanah”

Aquifer pada dasrnya debedakan menjadi dua :

1. Aquifer bebas ( uncofined aquifer ).

2. Aquifer terkekang ( confined aquifer ).

1. Aquifer bebas terbentuk ketika tinggi muka air tanah ( water table ) menjadi batas atas zone tanah jenuh.

tinggi air tanah berfluktuasi tergantung pada :

a). Jumlah dan kecepatan air yang masuk kedalam tanah

b). Pengambilan air tanah

c). Permeabilitas tanah

2. Aquifer terkekang dikenal sebagai “ artesis” terbentuk ketika air tanah dalam dibatasi oleh lapisan kedap air, sehingga tekanan dibawah lapisan kedap air tersebut lebih besar dari tekanan atmosfer.

Lapisan kedap air

Muka pizometrik

Air menyembur

Sumur dangkal

Muka air tanah

Muka tanah

Sumur artesis

Aquifer terkekeang

Aquifer bebas

Gambar : Aquifer bebas dan Aquifer terkekang

Gambar: karakteristik air tanah dan perubahan tinggi muka air tanah

Capilary fringe sedikit diatas PAT

Muka tanah

Muka tanah

Capilary fringe sedikit diatas PAT

sumur

inffluent

effluent

sumur

Zone saturasi (jenuh)

Zone airasi

Zone airasi

Zone saturasi (jenuh)

EROSI DAN SEDIMENTASI

Proses terjadinya erosi :

Penyebab utama rejadinya erosi adalah :

1). Erosi alamiah dan 2). Erosi karena aktivitas manusia

Proses erosi adalah :

1). Pengelupasan ( detachment )

2). Pengankutan ( trasportation )

3). Pengendapan ( sedimentasi )

Selain erosi disebabkan oleh air hujan juga disebabkan oleh angin dan salju.

Tipe-tipe erosi

1). Erosi percikan ( splash erosion ), bagian atas tanah terkelupas oleh “tenaga kinetik air hujan”

2). Erosi kulit ( shect erosion ), lapisan tipis permukaan tanah didaerah berlereng terkikis oleh kombinasi air hujan dan air larian yang mengalir ketempat yang lebih rendah. ( kecepatan jatuhnya air hujan diatas 0,3 – 0,6 m/dt ).

3). Erosi alur ( rill erosion ) , pelepasan yang diikuti oleh pengangkutan partikel-partikel tanah oleh air larian yang terkonsentrasi didalam saluran air.

4). Erosi parit ( gully erosion ), lanjutan dari erosi alur yang kemudian menjadikan parit menjadi lebih dalam dan lebar.

5). Erosi tebing sungai ( streambank erosion ) , erosi ini menyebabkan adanya pengkikisan tanah pada tebing-tebing sungai dan penggerusan dasar sungai.

Erosi ini terjadi biasanya pada saat terjadi banjir ,kemudian terjadi gerusan tebing dan dasar sungai yang kemudian terjadi tanah longsor.

Erosi tebing sungai dipengaruhi oleh :

a). Kecepatan aliran d). Kedalaman dan lebar sungai

b). Kondisi vegetasi sepanjang tebing e). Bentuk alur sungai

c). Kegiatan bercocok tanam f). Tektur tanah

dipinggir sungai.

FAKTOR-FAKTOR PENENTU EROSI

Erosi terjadi karena adanya “tenaga kinetik air” yang jatuh dipermukaan tanah.

KE = tenaga kinetik ( )

m= masa air ( )

V = kecepatan jatuhnya air ( )

hujan yang jatuh akan mengalami gesekan dengan udara dan gaya pengapungnya akibat udara yang dipindahkan, padaa saat jatuhnya air sudah konstan berarti gaya gesek + gaya pengapungan = gaya gravitasi .

Kecepatan konstan dapat dihitung dengan rumus

Dimana :

Vt = kecepatan konstan

g = gravitasi

r = radius butiran tetesan air hujan

m= kerapatan udara

= berat jenis udara

P = berat jenis tetesan air

Erovisitas air hujan dipengaruhi oleh intensitas hujan

KE = 210,10 + 89 ( log i )

KE = energi kinetik ( Kg/m) dan i = intensitas hujan (Cm/jam)

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BESARNYA EROSI

1). Iklim 3). Topografi

2). Sifat-sifat tanah 4). Vegetasi penutup tanah

1). Iklim

bersifat langsung akibat tenaga kinetik hujan dan tidak langsung.

a). Intesitas hujan dalam waktu pendek akan beda dengan waktu yang cukup lama

b). Tidak langsung dipengaruhi oleh pertumbuhan vegetasi.

2). Sifat-sifat tanah

a). Tekstur tanah pasir ( sand ), tanah liat ( clay ) ,tanah debu ( silt )

b). Unsur organik

berupa limbah tanaman dan hewan yang cenderung memperbaiki tekstur tanah

c). Struktur tanah

struktur tanah granular dan lepas mengurangi air larian , dan memacu tumbuhnya vegetasi.

d). Permeabilitas tanah

tanah yang mempunyai permeabilitas tinggi akan meningkatkan infiltrasi dan mengurang air larian.

3). Topografi

faktor yang utama adalah kemiringan dan panjang lereng.

4). Vegetasi penutup tanah

a). Melindungi tanah dari tenaga kinetik

b). Menurunkan air larian

c). Mempertahankan partikel-partikel tanah pada tempatnya

d). Mempertahankan kemantapan tanah dalam menyerap air

PENCEGAHAN EROSI

BEBERAPA CARA PENCEGAHAN TIMBULNYA EROSI ADALAH :

1). Menghindari praktek bercocok tanam yang menurunkan permeabillitas tanah

2). Mengusahakan permukaan tanah dilindungi oleh vegetasi serapat mungkin

3). Menghindari pembalakan hutan dan penggembalaan ternak pada tanah berkemiringan terjal

4). Merencanakan dengan baik pembuatan jalan didaerah rawan erosi

5). Merencanakan teknik-teknik pengendalian erosi didalam pertanian dan meningkatkan laju infiltrasi

PENCEGAHAN EROSI “CARA VEGETATIF”

untuk menanam vegetasi harus memperhatikan hal-hal sebagai berikut:

a). Tanah dan curah hujan cukup memadai

b). Jenis tanaman

c).jumlah biji yang ditanam harus cukup dan ditanam sesuai dengan besar kecilnya biji

d). Persiapan lapangan yang baik

PENCEGAHAN EROSI “CARA MEKANIK”

Pencegahan erosi cara mekanik yang umum diterapkan adalah:

a). Membuat bangunan terjunan ( drop structures )

b). Membuat teras

c). Pengendali jurang ( gully plugs )

d). Saluran pembuangan ( contour trenches )

e). Dam penahan ( check dams )

SEDIMENTASI

Sedimentasi adalah erosi yang ditranspor oleh aliran permukaan, yang kemudian masuk kesungai-sungai dan dari sungai bisa masuk ke waduk, saluran, lahan pertanian, perikanan.

sedimen melayang

Sedimen melompat

sedimen melompat

sedimen merayap

Tanah liat dan debu akan terlarut ( wash load ) , pasir akan melompat (jumping load ) dan gravel akan merayap ( bed load )

Besarnya tanspor sedimen dalam sungai merupaka fungsi dari “ suplai sedimen dan energi aliran sungai “ ( stream energi )

Ketika besarnya energi aliran lebih besar dari suplai sedimen maka akan terjadilah degradasi sungai.

Ketika suplai sedimen lebih besar dari energi aliran sungai maka terjadi agradasi sungai. Selama periode aliran besar ( stormflow events ), transpor sedimen juga meningkat atau laju degradasi sungai meningkat.

Ketika debit aliran menurun , laju sedimen juga menurun dan terjadi agradasi sungai.

Jenis sedimen Ukuran ( mm )

Liat < 0,0039

Debu 0,0039 – 0,0625

Pasir kecil 0,0625 – 2.0000

Pasir besar 2.0000 – 64.0000

1. Luas Daerah Aliran Sungai.

Bentuk DAS memanjang dan sempit akan menghasilkan aliran yang lebih kecil bila dibandingkan dengan DAS bentuk melebar atau melingkar. Hal tersebut terjadi karena waktu konsentrasi pada DAS memanjang mebutuhkan waktu lebih lama.

Faktor bentuk juga dapat mempengaruhi aliran terutama apabila hujan tidak merata diseluruh DAS.

a.DAS memanjang a.DAS melebar

Curah hujan Curah hujan

Hidrograf aliran air

3. Tata guna lahan.

Pengaruh tata guna lahan terhadap alian permukaan dinyatakan dalam koefisien aliran ( C ) yang berkisar 0 – 1

C = 0 berarti semua air terinfiltrasi kedalam tanah.

C = 1 berati semua air hujan mengalir ke permukaan tanah.

Semakin rusak kondisi DAS nilai C akan mendekati 1

Metode untuk memperkirakan aliran permukaan puncak umum dipakai adalah

Qp = 0,0028. C. I. A

dimana :

Qp = aliran permukaan ( m3/dt )

I = Intensitas hujan ( mm/jam )

A = luas area (dalam ha )

PENGUKURAN DEB IT ALIRAN

Pengukuran debit dapat dilakukan denga dua cara :

1. Pengukuran debit secara langsung

2. Pengukuran debit tidak langsung ( Manning , Chesy , Darcy Weisbach dan Hanzen Wileam) , akan dipelajari pada mata kuliah hidrolika.

Syarat – syarat pengukuran debit :

1. Lokasi pengukuran.

2. Jumlah dan waktu pengukuran.

3. Peralatan ,tenaga dan biaya.

1. Lokasi pengukuran

a.tampang mempunyai pola aliran seragam, dengan kecepatan 0,20-2,50 m/dt

b.tidak terpengaruh peninggian muka air

c.kedalaman air cukup ( > 0,20 m )

d.dihindari aliran turbulen ( yang disebabkab oleh batu-batu,vegetasi, penyem-

pitan lebar sungai

e.penampang pengukuran debit sebaiknya dekat dengan pos duga air

f. Penampang pengukuran harus mampu melewatkan debit banjir

g.pada alur sungai yang setabil

h.mudah didatangi untuk setiap musim

i. adanya penampang kendali agar dapat berfungsi sebagai lokasi pengukuran

debit dan peninggi muka air yang baik

j. Sesuai dengan perencanaan

2. Jumlah dan waktu pengukuran

Untuk mendapatkan gambaran lengkung debit, minimum jumlah pengukuran debit

10 buah dimulai dari aliran terendah sampai aliran tertinggi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi :

a.Interval keadaan tinggi muka air debit terkecil dan terbesar

b.Stabilitas penampang kendali

c.Tujuan penggunaan data

d.Freuensi terjadinya banjir

e.Ketelitian pengukuran data debit yang telah diperoleh

f.Kemungkinan mengkalibrasi alat ukur arus

3.Peralatan ,tenaga pelaksana dan dana.

1). Alat ukur kecepatan aliran, alat ukur waktu dan alat hitung putaran baling –baling

( counter ).

2). Alat ukur kedalaman aliran ( sounding equipment ).

3). Alat ukur lebar aliran ( witdh-measuring equipment ).

4). Alat perakitan ( equipment assemblies ).

5). Alat ukur tambahan ( miscellaneus eqoipment ).

6). Alat transportasi lapangan.

b. Tenaga pelaksana

Tenaga pelaksana harus sesuai dengan keahlian bidang tugas masing-masing untuk melaksanakan tugas pengukuran dari jenis tersebut pada point a.

c. Dana

Biaya pengukuran harus direncanakan terlebih dahulu baik untuk peralatan,tenaga dan transportasinya.

PELAKSANAAN PENGUKURAN DEBIT

Prinsip pengukuran debit meliputi :

1. Mengukur luas penampang basah

2. Mengukur kecepatan aliran

3. Mengukur tinggi muka air

1. Mengukur luas penampang basah.

a).pengukuran lebar aliran menggunakan (perahu, kabel, roll meter)

b).pengukuran kedalaman air ( jarak dibuat serapat mungkin supaya luas bagian penampang tidak lebih dari 20 % luas total penampang basah.

Posisi pengukuran 0,20 d dan 0,80 d dari permukaan air.

rumus yang dipakai V = a.N + b

b1 b2 b3 b4 b5 b6

d1d2

d3 d4d5

2. Mengukur kecepatan aliran

Kecepatan aliran diperoleh dari kecepatan rata-rata, yang didapat dari pengukuran

pada tiap-tiap bagian penampang basah dengan cara:

a). Mengukur jumlah putaran baling-baling

Indoesia, Selandia Baru 40 – 70 detik

Perancis 40 – 60 detik

Jerman 50 detik

b). Jumlah putaran belum pasti misal di Belanda putaran baling-baling sebanyak

100 putaran diperlukan beberapa lama waktu berputar, di Kanada mencoba de

ngan waktu 30 detik menghasilkan beberapa putaran.

c). Penentuan jumlah vertikal dengan mempertimbangkan :

- keadaan sebaran air

- bentuk profil ( dangkal, dalam atau tidak teratur )

- waktu yang tersedia

- pengalaman team pengukukur

Contoh :

1. Inonesia,Australia dan Kanada minimum 20 vertikal

2. Inggris minimum 10 vertikal untuk sungai kecil dan 20 vertikal utk sungai besar

3. New Zealand 10 – 20 vertikal

4. Amerika Serikat 20 – 30 vertikal

Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan :

1. Metode satu titik

a. Metode 0,60 kedalaman

Pengukuran ini dilakukan apabila:

-kedalaman air0,25 – 0,76 m

-aliran air banyak membawa sampah

-ada sebab lain alat pengukur arus tidak dapat diletakan pada kedalaman 0,80m

-apabila tinggi muka air cepat berubah

b. Metode 0,50 kedalaman

c. Metode 0,20 kedalaman ( biasanya utk pngukuran banjir)

2. Metode dua titik

diterapkan pada sungai yang kedalamanna > 0,76 m

4. Amerika Serikat 20 – 30 vertikal

Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan :

1. Metode satu titik

a. Metode 0,60 kedalaman

Pengukuran ini dilakukan apabila:

-kedalaman air0,25 – 0,76 m

-aliran air banyak membawa sampah

-ada sebab lain alat pengukur arus tidak dapat diletakan pada kedalaman 0,80m

-apabila tinggi muka air cepat berubah

b. Metode 0,50 kedalaman

c. Metode 0,20 kedalaman ( biasanya utk pngukuran banjir)

2. Metode dua titik

diterapkan pada sungai yang kedalamanna > 0,76 m

3. metode 3 titik

metode ini gabungan antara metode 1 dan 2

4. metode 5 titik

Catatan : Vs = kecepatan aliran permukaan

Vb = kecepatan aliran dasar

5. metode bawah permukaan

pendekatan grafik kurva kecepatan

metode ini gabungan antara metode 1 dan 2

4. metode 5 titik

Catatan : Vs = kecepatan aliran permukaan

Vb = kecepatan aliran dasar

5. metode bawah permukaan

pendekatan grafik kurva kecepatan

Dimana :

d = kedalaman aliran ( m )

A = luas bidang kecepatan aliran ( m2 )

V = kecepatan aliran ( m/detik )

Pada umumnya dilakukan pada kedalaman

1). 0,10; 0,20 ; 0,40 ; 0,60 ; 0,80 ; 0,90 atau

2). 0,10; 0,20; 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,70; 0,80; 0,90

Dimana :

d = kedalaman aliran ( m )

A = luas bidang kecepatan aliran ( m2 )

V = kecepatan aliran ( m/detik )

Pada umumnya dilakukan pada kedalaman

1). 0,10; 0,20 ; 0,40 ; 0,60 ; 0,80 ; 0,90 atau

2). 0,10; 0,20; 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,70; 0,80; 0,90

d Luas A (untuk dA

Koreksi debit

1. Koreksi kedalaman

a) berdasarkan faktor koreksi k

Dimana:

b) berdasarkan tabel koreksi

Tabel : koreksi debit

NO. h/d k Keterangan

1 0,10 0,86 h= kedalaman pelampung

2 0,25 0,88 D=kedalaman aliran

3 0,50 0,90 Nilai k=0,85 adalah yang umum digu-

4 0,75 0,94 Nakan.

5 0,95 0,98

Pengukuran debit dengan pelampung

1) Alat ukur kecepatan aliran

a). Pelampung bahan yang dapat mengapung ,dapat digunakan kayu 15Cm-30Cm

tebal 5 Cm atau bahan lain yang dapat mengapung.

b). Pelampung tangkai yang sebagian tenggelam

h < 0,25 d h > 0,25 d

a) Koreksi kedalaman dilakukan apabila sudut simpangan lebih besar 5 derajat dan lebih kecil 30 derajat

a) b)

h

hd d

2). Alat ukur penampang basah

a) . Alat ukur lebar : pita meter , kabel ukur lebar

b) . Alat ukur kedalaman : batang duga kedalaman , kabel duga kedalaman.

3). Peralatan yang lain : stop watch, rambu-rambu, peralatan aba-aba, alat-alat

penyipat ruang.

Pemilihan lokasi :

1) Alur sungai lurus ( minimum 3 kali lebar sungai )

2) mudah dicapai pada segala kondisi

3) aliran banjir tidak melimpah

4) dasar sungai stabil

5) mempunyai pola aliran seragam dan mendekati jenis aliran sub kritis

6) tidak terpengaruh oleh peninggian muka aiar

7) lintasan pelampung mudah diamati

8) adanya sarana untuk melepaskan pelampung yang berada disebelah hulu lokasi

pengukuran , serti jembatan dll.

9) mudah untuk mendapatkan bahan pelampung.

Lebar alur <50 50-100 100-200 200-400 400-800 >800

Jumlah pelampng 3 4 5 6 7 8

Tabel : jumlah lintasan pelampung

Tabel : bagian alur sungai yang lurus

Batas minimun lintasan pelampung adalah 3, dan apabila memungkinkan dapat dibuat 5 lintasan.

Jarak pelepasa pelampung 10 m-20 m disebelah hulu awal pengukuran.

Lebar alur (m) <50 50-100 100-200 200-400 400-800 >800

Jumlah pelampng 3 4 5 6 7 8

Lebar alur (m) <5 10 15 20 30 40 50 75

Arus lurus (m) 20 30 40 50 60 70 80 90

PERHITUNGAN PRESIPITASI RATA-RATA

Alat-alat ukur (stasiun curah hujab ) dipasang pada kira-kira luas areal DAS 700 Km2 (250 mil2). Untuk luas daerah yang sangat luas dipasang dengan beberapa buah tempat alat ukur. Salah satu cara adalah dengan metode “THIESSEN”, yaitu dengan menghubungkan stasiun-stasiun yang berdekatan dengan garis-garis lurus,sehingga membentuk poligon. Untuk menentukan luas areal yang terwakili oleh satu alat ukur dari garis-garis poligon dibuat garis tegak lurus ditengah-tengahnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

A

B

C

D

F

E G

H

I

Tabel Curah hujan dan luas DAS.(Methode poligon Thiessen)

=

Stasiun Luas Thiessen(Km2)

Curah hujan(mm)

Produk (Km2.mm)

A

B

295

250

1130

1330

333.350

332.500

C 150 1320 198.000

D 160 980 156.800

E 200 1500 300.000

F 202 890 179.780

G

H

225

213

1610

1100

362.250

234.300

I

Jumlah

350

2.045

1430

11.290

500.500

2.597.480

2. METODE ISOHYET

Metode ini digambarkan dengan pete Isohyet yang menunjukan “kontur

presipitasi”. Karena presipitasi pada elevasi yang lebih tinggi biasanya semakin

besar ,maka kontur Isohyet dapat disesuaikan dengan kontur elevasi. Untuk

menghitung presipitasi rata-rata dari peta Isohyet maka luas daerah yang

dibatasi oleh dua kontur dikalikan presipitasi rata-rata antara dua kontur Isohyet

tersebut. Jumlah perkalian tersebut dibagi dengan jumlah luas menghasilkan

presipitasi rata-rata.

5,30

4.60

4,65

4,28

4,46

3,50

3,86

3,30

5,90

5,60

5,40

6,005,505,00

4,504,003,50

6,30

Tabel curah hujan dan luas DAS ( Methode Isohyet).

ISOHYET LUAS DIANTARISOHYET ( KM2)

PRESIPITASI RATA-RATA (mm)

PRODUK(Km.mm)

3

3,5 53 850 45.050

4,0 100 950 95.000

4,5 250 1.080 270.000

5,0 150 1.200 180.000

5,5 175 1.330 232.750

6,0

6,5

225

300

1400

1.575

328.500

472.500

Jumlah 1.253 1.295,93 1.623.800

A1 A3A2