Bagian 2 Dasar Teori

Bagian 2Dasar Teori

2.1 Siklus HidrologiSiklus hidrologi atau daur hidrologi adalah gerakan air laut ke udara, kemudian jatuh ke permukaan tanah dan akhirnya kembali mengalir ke laut. Air laut menguap karena adanya radiasi matahari menjadi awan, kemudian awan yang terjadi bergerak di atas daratan karena tertiup angin. Adanya tabrakan antara butir-butir uap air akibat desakan angin menyebabkan presipitasi. Presipitasi yang terjadi bisa berupa hujan, salju, hujan es dan embun.

Setelah jatuh ke permukaan tanah, presipitasi akan menimbulkan limpasan permukaan (surface run off) yang mengalir kembali ke laut. Dalam perjalanan menuju laut beberapa bagian masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan bergerak terus ke bawah (perkolasi) ke dalam daerah jenuh (saturated zone) yang terdapat di bawah permukaan air tanah. Air di dalam daerah ini bergerak perlahan-lahan melewati aquifer masuk ke sungai kemudian ke laut. Air yang masuk ke tanah memberi hidup kepada tumbuhan dan ada diantaranya naik lewat aquifer diserap akar, batang dan daun sehingga terjadi transpirasi. Transpirasi adalah penguapan pada tumbuhan melalui bagian bawah daun yaitu stomata.

Permukaan tanah, sungai dan danau juga mengalami penguapan yang disebut evaporasi. Jika kedua proses penguapan di atas terjadi bersamaan maka disebut evapotranspirasi. Akhirnya air yang tidak menguap ataupun mengalami infiltrasi tiba kembali ke laut lewat sungai. Air tanah (groundwater) yang bergerak jauh lebih lambat keluar lewat alur-alur masuk ke sungai atau langsung merembes ke pantai. Maka seluruh siklus telah dijalani, kemudian akan berulang kembali.

Dengan demikian maka proses-proses yang terjadi dalam siklus hidrologi adalah sebagai berikut.

Presipitasi.

Evapotranspirasi.

Infiltrasi dan perkolasi.

Limpasan permukaan (surface run off) dan aliran air tanah (groundwater flow).

Manual Software Mock 2-1

Bagian 2 Dasar Teori

2.2 PresipitasiPresipitasi adalah nama umum dari uap yang mengkondensasi dan jatuh ke tanah dalam rangkaian proses siklus hidrologi. Salah satu bentuk presipitasi yang terpenting di Indonesia adalah hujan. Besarnya hujan dicatat dengan mengukur tingginya pada alat ukur hujan dalam satuan milimeter atau dalam intensitas dengan satuan mm/jam. Dalam praktek pengukuran hujan, terdapat dua jenis alat ukur hujan yaitu: alat ukur hujan biasa (manual raingauge) dan alat ukur hujan otomatis (automatic raingauge).

Pengolahan data dalam hidrologi diantaranya adalah pengolahan data untuk mencari hujan rata-rata atau curah hujan representatif suatu daerah tangkapan air dan bagaimana melengkapi data-data yang hilang. Hujan rata-rata untuk suatu daerah tangkapan air atau curah hujan representatif dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.

a. Cara Rata-rata Aljabar

Cara ini merupakan perhitungan rata-rata hujan secara aljabar biasa, dengan cara menjumlahkan sesuai data yang ada dari sejumlah stasiun hujan untuk waktu tertentu kemudian dibagi dengan jumlah stasiun hujan tadi. Lebih jelasnya diformulasikan di bawah ini.

dimana:Ri = besarnya curah hujan (mm), danN = jumlah pos pengamatan.

b. Cara Poligon Thiessen

Jika titik-titik di daerah pengamatan di dalam daerah itu tidak tersebar merata, maka cara perhitungan curah hujan dilakukan dengan memperhitungkan daerah pengaruh tiap pengamatan.

dimana : Ai adalah luas pengaruh dari stasiun i.

Cara Thiessen ini memberikan hasil yang lebih teliti dari cara aljabar. Akan tetapi penentuan titik pengamatan akan mempengaruhi ketelitian hasil yang didapat. Gambar 2.1 mendeskripsikan penentuan curah hujan representatif dengan cara Poligon Thiessen.

Manual Software Mock 2-2

Bagian 2 Dasar Teori

c. Cara Isohyet

Peta Isohyet (tempat kedudukan yang mempunyai tinggi hujan sama) digambar pada peta tofografi dengan perbedaan 10 mm sampai 20 mm berdasarkan data curah hujan pada titik-titik pengamatan yang dimaksud. Luas bagian daerah antara 2 garis isohyet yang berdekatan diukur dengan planimetri. Curah hujan daerah itu dapat dihitung menurut persamaan sebagai berikut:

dimana := Curah hujan rata-rata Regional

Ri = Curah hujan rata-rata pada bagian-bagian AiAi = Luas bagian antara garis isohyet

Cara ini adalah cara rasional yang terbaik jika garis-garis isohyet dapat digambar secara teliti.

Manual Software Mock 2-3

R1

R2

R3

A3A1

A2

Gambar 2.1 Penentuan curah hujan representatif cara Poligon Thiessen.

Bagian 2 Dasar Teori

Untuk data-data yang hilang atau tidak tercatat, agar terjamin kontinuitas data maka perlu ditetapkan data curah hujan yang hilang. Data tersebut akan dicari dengan metoda perbandingan normal yang memberi rumus sebagai berikut.

dimana:Px : data hujan yang hilang,Rx : curah hujan tahunan rata-rata pada stasiun dimana data yang hilang dihitung,ri : curah hujan harian pada stasiun ke-i pada tahun yang hilang,Ri : curah hujan tahunan rata-rata pada stasiun ke-i, dann : banyaknya stasiun yang datanya tidak hilang pada tahun tersebut.

2.3 EvapotranspirasiPeristiwa berubahnya air menjadi uap dan begerak dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara disebut evaporasi. Peristiwa penguapan tanaman disebut transpirasi. Jika kedua peristiwa tersebut berjalan bersamaan maka disebut evapotranspirasi. Dengan kata lain evapotranspirasi bisa juga diartikan sebagai kehilangan air dari lahan dan permukaan air dari suatu daerah pengaliran sungai akibat kombinasi proses evaporasi

Manual Software Mock 2-4

110 mm

110 mm 100 mm 90 mm

90 mm95 mm

95 mm

100 mm

S1

S4

S3

S2

A1

A2

A3

A4

Gambar 2.2 Penentuan curah hujan representatif cara Isohyet.

Bagian 2 Dasar Teori

dan transpirasi. Evaporasi adalah pemindahan air dari keadaan cair ke kondisi menguap (menjadi uap). Transpirasi adalah proses dimana tanaman mengisap air dari profil tanah kemudian melepaskannya ke udara sebagai uap melalui metabolisme tanaman. Dalam kondisi di lapangan tidak mudah untuk membedakan antara evaporasi dengan transpirasi jika tanahnya tertutup oleh tumbuh-tumbuhan. Kedua proses tersebut evaporasi dan transpirasi, saling berkaitan, sehingga dinamakan evapotranspirasi.

Faktor-faktor meteorologi yang mempengaruhi besarnya evapotranspirasi diuraikan sebagai berikut.

a. Radiasi MatahariEvapotranspirasi merupakan konversi air kedalam uap air. Proses tersebut akan sangat aktif jika ada penyinaran matahari langsung.b. AnginJika air menguap ke atmosfir maka lapisan batas antara permukaan tanah dan udara

menjadi jenuh oleh uap air sehingga proses penguapan berhenti. Agar proses tersebut dapat berjalan terus, lapisan jenuh harus diganti dengan udara kering. Pergantian itu hanya mungkin kalau ada angin yang akan menggeser komponen uap air. Jadi, kecepatan angin memegang peranan penting dalam proses evapotranspirasi.

c. Kelembaban Relatif Jika kelembaban relatif naik, maka kemampuan udara untuk menyerap air akan

berkurang sehingga laju evaporasinya menurun. d. SuhuJika suhu udara dan tanah cukup tinggi, proses evapotranspirasi berjalan lebih cepat

dibandingkan dengan jika suhu udara dan tanah rendah. Kemampuan udara untuk menyerap uap air akan naik jika suhunya naik, maka suhu udara mempunyai efek ganda terhadap besarnya evaporasi dengan mempengaruhi kemampuan udara menyerap uap air dan mempengaruhi suhu tanah yang akan mempercepat penguapan.

Faktor lain yang penting adalah jumlah air yang tersedia cukup banyak. Jika jumlah air selalu tersedia secara berlebihan dari yang diperlukan oleh tanaman selama proses transpirasi, maka jumlah air yang ditranspirasikan akan lebih besar dibandingkan apabila tersedianya air di bawah keperluan. Evapotranspirasi yang mungkin terjadi pada kondisi air yang tersedia berlebihan disebut evapotranspirasi potensial. Meskipun demikian kondisi air berlebih sering tidak terjadi, evapotranspirasi tetap terjadi dalam kondisi air tidak berlebihan meskipun tidak sebesar evapotranspirasi potensial. Evapotranspirasi ini disebut evapotranspirasi aktual.

2.4 LimpasanJalur yang dijalani air hujan sejak mencapai bumi sampai masuk ke saluran sangat berliku-liku. Untuk memudahkan jalur tersebut dapat digambarkan menjadi 3 jalur utama, yaitu limpasan permukaan, aliran dalam tanah dan aliran air tanah, seperti diilustrasikan Gambar 2.3 berikut ini.

Manual Software Mock 2-5

Bagian 2 Dasar Teori

Limpasan permukaan bisa diartikan sebagai air yang dalam perjalannya menuju saluran berada di atas permukaan tanah. Aliran permukaan relatif pendek, karena itu aliran permukaan cepat mencapai alur pengaliran, dan bila ini terjadi dalam jumlah yang cukup banyak merupakan faktor penting penentu debit sungai. Aliran permukaan hanya dapat tejadi jika laju curah hujannya melampaui daya serap tanah atau kapasitas infiltrasi tanah setempat.

Sebagian air yang berinfiltrasi ke dalam tanah dapat bergerak secara lateral melalui lapisan tanah atas sampai masuk sungai. Aliran ini disebut aliran antara atau aliran bawah permukaan atau juga disebut aliran dalam tanah. Aliran ini bergerak lebih lambat dari limpasan permukaan dan otomatis akan lebih lambat pula mencapai sungai. Meskipun alirannya lebih lambat dari aliran permukaan, jumlah aliran dalam tanah dapat lebih banyak, terutama pada hujan berintensitas sedang oleh sebab itu dapat menjadi penyebab utama dari debit sungai.

2.5 InfiltrasiInfiltrasi adalah pergerakan air dari atas permukaan tanah ke dalam permukaan tanah yang disebabkan oleh pengaruh gaya gravitasi dan kapilaritas. Air yang menginfiltrasi itu

Manual Software Mock 2-6

Aliran dalam tanah

Aliran air tanah

Muka air tanah

Aliran permukaan

Hujan

Gambar 2.3 Tiga jalur utama yang dijalani air, yaitu aliran permukaan, aliran dalam tanah dan aliran air tanah.

Bagian 2 Dasar Teori

pertama-tama diserap untuk meningkatkan kelembaban tanah, selebihnya akan turun ke permukaan air tanah melalui proses perkolasi dan mengalir ke samping. Pada lahan yang datar, sekali menampung akan menjadi jenuh, maka laju infiltrasi akan berkurang hingga pada suatu laju yang ditentukan oleh permeabilitas lapisan di bawahnya. Sedangkan pada tanah yang miring, karena air yang berinfiltrasi akan menghadapi tahanan yang lebih besar untuk mengalir dalam arah vertikal, maka air tersebut akan dialihkan dalam arah lateral ke dalam lapisan-lapisan tanah yang lebih permeabel. Berikut adalah beberapa faktor yang mempengaruhi infiltrasi.a. Dalamnya genangan di atas permukaan tanah dan tebal lapisan yang jenuh.b. Kadar air dalam tanah.c. Pemampatan oleh curah hujan.d. Penyumbatan oleh bahan-bahan yang halus.e. Pemampatan oleh manusia dan hewan.f. Tumbuh-tumbuhan

2.6 Air TanahAir tanah adalah air yang menempati rongga-rongga dalam lapisan geologi atau air yang mengalir dalam tanah yang terdapat di dalam ruang-ruang antara butir-butir tanah atau di dalam retakan-retakan batuan. Sedangkan air yang mengisi pori-pori tanah dan tidak mengalir hanya sekedar kadar air, bukan air tanah. Sumber utama dari air tanah adalah air hujan yang terinfiltrasi.

Air tanah dapat mempengaruhi besarnya debit sungai di sekitarnya. Keadaan ini terjadi apabila posisi lembah sungai berada di bawah muka air tanah (groundwater head), atau sebaliknya. Semakin besar perbedaan tinggi antara lembah sungai dengan muka air tanah ini maka semakin besar pula pengaruhnya terhadap debit sungai.

Manual Software Mock 2-7