HIDROLGI TERAPAN1. PENDAHULUANHidrologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang air di bumi, mulai dari kejadiannya, sirkulasinya, distribusinya, kuantitas dan kualitasnya, serta hubungannya dengan makhluk hidup.1.1. APLIKASIDesain dan operasi struktur hidrolik, persediaan air, pengolahan air limbah dan pembuangan, jarinagn irigasi, dreinase, pembangkit listrik tenaga air ( PLTA ), pengendalian banjir, navigasi, erosi dan pengendalian sedimentasi, pengendalian salinitasi, pengurangan polusi, pengguanaan rekreasi air, dan perlindungan ikan dan satwa liar ( water-resources project ).Secara umum hidrologi terapan berhubungan dengan :a. Estimasi sumber daya air manfaat dan daya rusak air,b. Proses terjadinya hujan, limpasan, evaporasi, transpirasi dan interaksinya antar proses tersebut,c. Permsalahan banjir dan kekeringan.

1.2. SIKLUS HIDROLOGI

Beberapa fase dalam siklus Hidrologi, seperti hujan, limpasan, penguapan, dan transpirasi sebarannya (distribusi ) berubah dalam ruang ( spatial ) dan waktu (temporal) data bersifat random permasalahan dapat didekati dengan konsep kemungkinan (probabilitas).kegagalan banguan yang sering muncul adalah :a. Overtoping pada bendungan (tanah) akibat ketidak mampuan spillway,b. Ambrolnya jembatan, saluran, dan pelindung tebing akibat terjadinya banjir besar,c. Waduk tidak terpenuhi kapasitasnya over-estimate dalam menetapkan aliran masuk (inflow).

1.3. REKAPITULASI AIR DI BUMITotal air dunia : 1357,50 juta km3 :97% , air di laut (saline water), 1320,0 juta km33%, air tawar (fresh water), 37,5 juta km3 Sebaran air tawar (terhadap 37,5 juta km3) :29,00 juta km3 , 77,33%, berada dikutub utara/selatan berupa es dan glasier,4,15 juta km3, 11,06%, berada antara 0-800 m dari ermukaan tanah,4,15 juta km3, 11,06%, berada pada -800 m dari permukaan tanah kebawah,0,120 juta km3, 0,32%, di danau-danau, rawa-rawa, tampungan buatan dan sungai-sungai,0,067 juta km3, 0,18%, kandungan air tanah dan rembesan,0,013 juta km3, 0,04%, di atmosfir dan uap air.

2. HUJANSemua bentuk air yang jatuh ke permukaan bumi (dari atmosfir ) (precipitation, rainfall, rain, storm, snowfall, dew).proses : Uap air aerosol kondensasi berat sendiri butiran akbat grafitasi lebih besar dari tegangan permukaan jatuh sebagai hujan (sampai permukaan bumi atau sebagian besar menguap kembali).

2.1Jenis Hujan (berdasarkan gaya angkat )a. Hujan KONVEKTIF (intensitas tinggi, waktu singkat, daerah tidak luas),b. Hujan OROGRAFIK (tergantung luasan barier dan uap air tersedia),c. Hujan SIKLONIK (intensitas sedang, mencakup daerah luas, waktu lama).

2.2.Jenis Hujan Menurut Intensitasnya Hujan ringan : rintik-rintik sampai 2,5 mm/jam. Hujan sedang : 2,5 mm/jam sampai 7,5 mm/jam. Hujan lebat : lebih besar dari 7,5 mm/jam. 2.3.Karakter Hujan (depth, duration, intensity, distributions) Kedalam hujan (rainfall depth, h) tebal hujan persatuan wilayah tangkapan, Durasi hujan (rainfall durations) lama hujan, Intensitas hujan (intencity,i) = kedalaman hujan persatuan waktu (i = h/d), Sebaran (distribusi) : cakupan hujan terhadap daerah, sebaran berbentuk ellips, puncak hujan terpusat pada pusat ellips.2.4. Persamaan Intensitas Hujan Talbot (1881) : Sherman (1905): Ishiguro : Mononobe : m2.5. Hujan Kawasan (areal rainfall)Hujan yang tercatat pada stasiun hujan hujan titik (point rainfall) hujan yang dipakai dalam analisis adalah hujan rerata kawasan /tangkapan (area rainfall) Methoda mengalihkan hujan titik ke hujan kawasan adalah : arithmetic mean, thiessen mean, isohyetal mean.2.6. Persamaan Hujan Kawasan

Arithmetic mean :

Thiessen mean :

Isohyetal mean :

3. RAINFALL LOSSESKind of losses : interception, Depression storage, Evaporation, Transpiration, Evapotranspiration, Infiltration.3.1. Interception and Depression storageKind of initial losses : Caught by leaf of vegetation interception evaporate, stem-flow,through fall. Depression storage evaporate, infiltration, overflow, depend on : soil type, soil moisture, catchment slope, surface condition.3.2. EvaporationPerubahan air (liquid massa air) menjadi uap air (gas) temperatur, tekanan uap, angin, tekanan udara, berat satuan air, anas tersimpan dalam air terjadi setiap saat.diukur dengan Pan Evaporation (Class A EP, Collorado Sunken EP)

EI = c (ew - ea )

ew = tek. uap jenuh, ea = tek. uap nyata.3.3. TranspirationPelepasan air dari tubuh tanaman air diambil dari akar dan dilepas melalui daun untuk kebutuhan hidup tanaman tersebut, terjadinya hanya pada siang hari.Faktor yang mempengaruhi :Jenis tanaman (jenis akar dan kerapatan daun), intensitas penyinaran, angin, tekanan uap air, dan temperatur.3.4. EvapotranspirationPelepasan airdari tubuh air (evaporation) dan tanaman (transpiration) pada waktu yang bersamaan consumptive use.Jenis :PET (Potential Evapotranspiration), AET (Actual Evapotranspiration).PET jumlah air tidak terbatas, AET jumlah air terbatas.Istilah yang sangat terkait dengan ET : field capacity (kapasitas lapang) and permanent wilting point (titik kayu).

3.5. InfiltrationPeresapan air kebawah permukaan tanahDua parameter pokok dalam peresapan : Kecepatan resapan air dalam tanah jenis tanah, kepadatan tanah, intensitas hujan, dan lama hujan, jumlah air yang dapat ditampung (diikat oleh masa tanah) field capacity.Alat ukur : Infiltrometer, floding type (field plot).

4. STREAMFLOW MEASUREMENT (pangukuran debit sungai)bagian dari HydrometryHydrometry : Ilmu tentang pengukuran air (hujan, evaporasi, debit sungai, air tanah, angkutan sediman, kualitas air).Pengukuran Debit sungai bagian pengukuran air yang paling akurat. kegiatan pengukuran dan pengolahan data debit sungai4.1. Kategori pengukuran Langsung : cara luas-kecapatan, Teknik dilutasi, Elektromagnetik, Ultrasonik. Tidak langsung: struktur banguna air, cara luas-kemiringan.

persamaan dasar

Q = A . VPengukuran yang dilakukan : Tampang sungai (A), kecepatan aliran (V) A dan V fungsi dari tinggu muka air (h).4.2. Pengukuran tinggi muka air Biasa : papan-duga, kabel, langsung, Otomatis : AWLR (automatic water level recorder).pengukuran kecepatan dapat berupa : pelampung, velocity head rod, trupp's ripple method dan current meter.5. HIDROGRAFHidrograf adalah hubungan antara debit / aliran sungai dengan waktu (debit/aliran dari waktu ke waktu).proses : pembacaan tinggi muka air (h stage hydrograph) lengkung debit (dialihkan) debit sungai (Q discharge hydrograph).hidrograf berubah setiap saat sesuai dengan masukan aliran. Komponen aliran sungai : Limpasan langsung (Runoff, QRO) Aliran dasar (baseflow, QBF) aliran antara (Interflow, QIF) Hujan langsung diatas permukaan sungai (QTS)

5.1. Waktu pencapaian jenis aliran mencapai sungai (menjadi debit) Limpasan langsung mencapai sungai dalam ukuran pendek (detik ke jam) demikian terjadi hujan limpasan dapat langsung mencapai sungai, Aliran antara mencapai sungai dalam ukuran jam sampai bulan sesuai kemampuan perkolasi tanah (jenis tanah dan kemiringan), Aliran dasar mencapai sungai dalam waktu bulan sampai tahun, virgin flow (tanpa dipengaruhi oleh hujan yang terjadi pada saat tersebut).5.2. Klasifikasi sungai berdasar sebaran nilai debit tahunan Perennial : sungai yang selalu mengalir sepanjang tahun (baseflow lebih dominan dibanding runoff), tanpa dipengaruhi hujan pada saat itu. Intermittent : sungai dengan baseflow yang terbatas (satu waktu dalam satu tahun terdapat waktu tanpa aliran), dikarenakan permukaan air tanah berada di bawah dasar sungai. Ephemeral : sungai tanpa konstribusi baseflow, sehingga mempunyai aliran hanya selama terjadi hujan pada daerah tangkapannya.

5.3. Faktor-faktor yang mempengaruhi bentuk hidrograf : Sifat fisik CA : bentuk, ukuran, kemiringan, elevasi, dan kerapatan jaringan. Sifat resapan CA : luas tutup, land use, jenis tanah, dan detention ratio. Sifat sungai : kapasitas tampungan, tampang sungai, kekasaran dinding,dan kemiringan sungai. Sifat iklim/cuaca : tinggi hujan, durasi, intensitas, arah gerak hujan, evapotranspirasi, dan kehilangan awal.

5.4. Hujan efektif (hujan yang menghasilkan limpasan langsung)Pernyataan matematis :perbandingan antara volume hidrograf limpasan langsung dengal luas CA.rumus : A = luas CA, t = time step, QLL = limpasan langsung.6. BANJIR RANCANGAN (Design Flood)Banjir rancangan adalah besaran debit yang dipakai sebagai dasar perancangan bangunar air (bendung, bendungan, pengendali banjir, pelimpah, drainase, dan bangunan sipil yang terkait dengan aliran air) atau untuk mengontrol bangunan sipil terhadap banjir.Diwakili oleh debit untuk menghasilkan bangunan yang aman terhadap gaya-gaya (statis dan dinamis~stabil) dan aman terhdap kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh aliran banjir (QP,QT).Cara yang dipilih tergantung : Data tersedia (hujan , debit, DAS) Tingkat kepentingan bangunan (bangunan sementara/tetap, keamanan) Data tersedia : Butir (1) dituangkan dalam methode/cara analisi banjir rancangan. Butir (2) dan (3) terkait dengan ketidakpastian, dituangkan dalam kala ulang, T tahun. Dalam praktek analisis dilakukan dengan mengkombinasikan ketiga butir tersebut.Cara-cara untuk menghitung banjir rancangan : Cara Empirik Cara Rasional Cara Hidrograf satuan Cara Analisis frekuensi Teknik modeling dan simulasi.