HIDROLOGI

TL2204 - Hidrologi dan Hidrogeologi

TL3202 - Sewerage dan Drainase Berkelanjutan

TL3203 - Pengelolaan Sumber Daya Air

TL4111 - Plambing dan Pompa

Siklus Hidrologi Umum

• 97% air di bumi berada di lautan

• 78% hujan global terjadi di lautan

• 86% evaporasi global dari lautan

• Lebih dari 90% air hujan di daratan Indonesia berasal dari lautan

Sumber: NASA (2011)

Berbagai Proses dan Penyimpanan di Sistem Hidrologi Daratan

Convective

Orographic

Convergence

3 Proses Hujan

Variabilitas Temporal dan Spatial Curah Hujan

Pola Hujan Musiman Indonesia

Sumber: Aldrian dan Susanto (2003)

Monsoonal

Pengaruh ITCZ

(Intertropical Convergence Zone)

Pengaruh SST :

the Indonesian

Throughflow

Efek ENSO

El Niño Southern Oscillation mempengaruhi pola hujan di Indonesia. (El Niño = ENSO index merah; La Niña = ENSO index biru). ENSO berosilasi antara 2 sampai 7 tahun. Akan tetapi, beberapa dekade terakhir El Niño lebih sering dan ekstrim.

• The ENSO cycle is a scientific term that describes the fluctuations in temperature between the ocean and atmosphere in the east-central Equatorial Pacific

• La Niña is sometimes referred to as the cold phase of ENSO and El Niño as the warm phase of ENSO

Indian Ocean Dipole

Indian Ocean Dipole Mode Index

from Reynolds OIv2

IOD juga mempengaruhi pola hujan di Indonesia. Akan tetapi dengan siklus yang tidak menentu. Pada saat IOD negatif, hujan di wilayah barat Indonesia akan meningkat. Dan sebaliknya.

Estimasi Hujan Wilayah: Metode Thiessen

Estimasi Hujan Wilayah: Metode Isohyet

Estimasi Hujan Wilayah: Metode Aritmetik

Kurva Intensitas-Durasi-Frekuensi

Desain pengelolaan air hujan memerlukan kurva IDF. Misal untuk desain saluran air hujan di wilayah pemukiman dipakai tinggi hujan (I) dengan periode ulang hujan (PUH) (F) antara 2-15 tahun. Lamanya (D; waktu konsentrasi --- Tc) air hujan untuk mencapai ujung saluran terjauh dari titik jatuhnya yang terjauh dihitung berdasarkan data lapangan.

BAGAIMANA MEMBUAT KURVA IDF?

Pemilihan hujan maksimum

Perangkingan data dan Exceedence Probabilities

Periode Ulang Hujan (PUH)

Kertas probabilitas logaritmik atau

aritmetik: cari yang memberikan

kurva yang mulus dan mendekati

garis lurus

Periode ulang hujan

Kurva Intensitas-Durasi-Frekuensi

Waktu konsentrasi (Time of Concentration; Tc)

Limpasan Air Hujan

Dihitung, misaldenganMetodaRasional :

𝑄 = 0.0028 𝐶𝑖𝐴 … (SI)

dimana :

Q = debit puncak

C = koefisienlimpasan

i = intensitashujan

A = luaswilayah

Hidrograf

Kesetimbangan Air : Pra v. Pasca Pembangunan

Pra v. Pasca Pembangunan

Perubahan kekedapan lahan

Efek Pembangunan : Penurunan Kualitas Air

• Recharge berkurang karena penutupan/ perubahan kekedapan lahan

pengurangan kuantitas air tanah

• Penurunan kualitas air tanah akibat aktivitas perkotaaan

Efek Pembangunan : Terhadap Air Tanah

• Perubahan geometri

• Peningkatan erosi

• Penurunan kualitas air

• Degradasi stuktur habitat dan keanekaragaman hayati

Efek Pembangunan : Terhadap Saluran/Sungai

Efek Pembangunan : Banjir Limpahan

• Banjir akibat debit > kapasitas badan air penerima (banjir 2 dan 10 tahunan)

• Merusak properti dan struktur

Efek Pembangunan : Daerah Rawan Banjir

• Banjir 100 tahunan

• Sangat potensial mengakibatkan kerusakan dan kehilangan jiwa

Penyebab Banjir

• Daerah banjir

rencana tata ruang

• Pembangunan

peningkatan limpasan

• Pengambilan air tanah penurunan muka tanah

• Perubahan iklim

perubahan pola hujan

• Sampah

penyumbatan

Kompleksitas pengelolaan air hujan bertambah

Air Tanah

Global :

• 1.7 % dari total air

• 30.1% dari total air tawar

• 46% air tanah bersifat tawar

• 54% air tanah bersifat asin

Air Tanah

Air tanah baik sebagai sumber air karena :

• Sistem air tanah sudah menyediakan tampungan alami, sehingga tidak membutuhkan reservoir, dlsb.

• Air tanah dapat langsung diakses, sehingga tidak memerlukan sistem perpipaan transmisi dan distribusi

• Pada umumnya kualitas air tanah lebih baik dibandingkan air permukaan, sehingga pengolahan lebih mudah

Sistem Air Tanah

Infiltrasi dan Perkolasi

• Infiltrasi : proses meresapnya air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Kebalikan: mata air, perembesan (seepage).

• Perkolasi : pergerakan air di dalam tanah (unsaturated zone) hingga mencapai muka air tanah (water table).

Infiltrasi dan Perkolasi

Infiltrasi dipengaruhi oleh :

• Karakteristik hujan dan genangan air

• Karakteristik permukaan tanah

• Tutupan lahan

• Karakteristik tanah

• Kandungan air tanah sebelum hujan

Perkolasi dipengaruhi oleh :

• Karakteristik tanah

• Kandungan air tanah

Cone of Depression

Prinsip Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu

Kesatuan Sumber Daya, Kesatuan Perencanaan, dan Keterpaduan Pengelolaan berdasarkan Wilayah Sungai dan Cekungan Air Tanah

Daerah Aliran Sungai (DAS) dan Wilayah Sungai (WS)

UU RI 7/2004 ttg SDA: (Unit pengelolaan) • Wilayah Sungai (WS):

kesatuan wilayah pengelolaan sumber daya air dalam satu atau lebih daerah aliran sungai dan/atau pulau-pulau kecil yang luasnya kurang dari atau sama dengan 2.000 km2

• WS dalam kota/kab oleh kota/kab; WS lintas kota/kab oleh prov; WS lintas prov, WS lintas negara, dan WS strategis nasional oleh pemerintah (nasional)

Unit hidrologis → DAS: kesatuan wilayah

tangkapan hujan dimana aliran air

permukaannya keluar melalui satu outlet.

Konservasi Sumber Daya Air

Berdasarkan UU RI 7/2004 tentang Sumber Daya Air :

• Perlindungan dan pelestarian sumber air

• Pengawetan air

• Pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air

Perlindungan dan pelestarian sumber air

• Pemeliharaan kelangsungan fungsi resapan air dan daerah tangkapan air

• Pengendalian pemanfaatan sumber air

• Pengisian air pada sumber air

• Pengaturan prasarana dan sarana sanitasi

• Perlindungan sumber air dalam hubungannya dengan kegiatan pembangunan dan pemanfaatan lahan pada sumber air

• Pengendalian pengelolaan tanah di daerah hulu

• Pengaturan daerah sempadan sumber air

• Rehabilitasi hutan dan lahan

• Pelestarian hutan lindung, kawasan suaka alam, dan kawasan pelestarian alam

Pengawetan Air

• Menyimpan air yang berlebihan di saat hujan untuk dapat dimanfaatkan pada waktu diperlukan

• Menghemat air dengan pemakaian yang efisien dan efektif

• Mengendalikan penggunaan air tanah

Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air

• Memperbaiki kualitas air pada sumber air dan prasarana sumber daya air

• Mencegah masuknya pencemaran air pada sumber air dan prasarana sumber daya air

Kenapa Konservasi Air Penting?

Air tawar langka dan perlu dijaga ketersediaannya

Kenapa Konservasi Air Penting?

• Sumber daya yang bermanfaat untuk semua orang

• Penghematan ekonomi : konsumsi air berkurang = biaya air berkurang

• Menjaga harga air rendah : tidak perlu peningkatan suplai dan prasarana dan sarananya yang mahal

• Persiapan menghadapi kekeringan

• Memenuhi peraturan : UU RI 7/2004 tentang Sumber Daya Air

Konservasi Air di Rumah

5 Easy Water Saving Tips

Wash laundry & dishes with full loads

Always turn off running water

Take shorter showers

Eliminate any and all leaks

Reduce the flow of toilets & showerheads

Penampungan Air Hujan

Pengisian Air Tanah

Injeksi Air Tanah

Isu-isu dalam aplikasi injeksi air tanah:

• Karakteristik fisik dan kimia air yang diinjeksikan dan air tanah asli di akifer beserta perubahannya

• Kondisi geologis

• Kapasitas injeksi

• Variasi kebutuhan air selama setahun

• Peraturan

• Pembiayaan

Injeksi Air Tanah

Kategori injeksi air tanah:

1. Artificial aquifer creation

2. Aquifer recharge

3. Aquifer storage and recovery (ASR)

4. Aquifer reclamation

Injeksi Air Tanah

Aquifer recharge:

• Pengambilan air tanah berlebihan

• Driving head: pompa atau flooding

• Misal: Las Vegas, NE muka air tanah naik 30 ft selama 30 tahun

Sumber: Bloetscher et al. (2005)

Injeksi Air Tanah

Aquifer Storage and Recovery:

• Menyimpan air hingga saat dibutuhkan

• Penginjeksian dan pengambilan di titik yang sama

• >70% recovery

• Misal: Peace River, FL 1,6 M gallon disimpan (1997) dan 483 J gallon diambil Jan-May 1996

Sumber: Bloetscher et al. (2005)

Injeksi Air Tanah

Aquifer Reclamation:

• Injeksi ke akifer yang terkontaminasi

• Misal: Water Factory 21, CA 15 tahun sukses menaikkan muka air tanah

Sumber: Bloetscher et al. (2005)

Injeksi Air Tanah

• Injeksi air tanah di daerah terbangun

Sumber: MS Water

Injeksi Air Tanah

• Humeceptor-trap untuk pengumpul air hujan

• Untuk daerah terbangun

Sumber: MS Water

Injeksi Air Tanah

• ASR dengan kolam infiltrasi

• Sumber air dari sungai

Sumber: MS Water

Sumur Resapan Rumah Tangga

Perhatikan muka air tanah dan kualitas air limpasan (tidak boleh mencemari air tanah) serta struktur tanah dan bangunan sekitar (hindari longsor)

Sumber: BPLHD DKI Jakarta (2004)

Pehitungan hidrologis saat ini berasumsi bahwa sistem hidrologis daratan berfluktuasi dalam rentang variabilitas yang tidak berubah (stationaritas)

Kenyataannya sistem hidrologis daratan tidak stationer karena:

1. Infrastruktur air, modifikasi saluran, drainase, perubahan tata guna dan tutupan lahan.

2. Perubahan iklim.

Perubahan volume limpasan

• 12 model dengan skenario SRES A1B (IPCC)

• Berwarna: nilai rata-rata 12 model dan ≥ 8 model sama dalam arah perubahan

• Resolusi bukan untuk analisis hidrologis

(Milly et al. 2008)

Sistem Hidrologis Daratan Tidak Stasioner

Dampak Perubahan Non Iklim

• Peningkatan limpasan air permukaan

• Pengurangan kuantitas air tanah

• Pengurangan debit sungai pada musim kering

• Perubahan geometri sungai

• Peningkatan erosi

• Degradasi stuktur habitat dan keanekaragaman hayati

• Banjir limpahan akibat kapasitas saluran/sungai terlebihi

• Daerah rawan banjir besar meluas

• Penurunan kualitas air tanah dan air permukaan

BANJIR di musim hujan KERING di musim kering

KUALITAS kritis di musim KERING

Identifikasi Kerawanan Akibat Perubahan Iklim

• Banjir semakin sering dan tinggi di musim hujan

• Kekeringan semakin sering dan kering di musim kemarau

• Kualitas air semakin menurun

• Air yang dapat termanfaatkan akan berkurang karena kuantitas dan kualitas yang menurun

• Menurunnya utilitas infrastruktur sumber daya air akibat kuantitas dan terutama kualitas air yang menurun

• Degradasi ekologis akibat kemampuan memperbaiki diri sendiri alam terganggu

• Kemampuan adaptasi kurang (data, keahlian, teknologi, organisasi, pendanaan, & pengetahuan, kesadaran serta peran serta masyarakat)

• Sektor yang rawan: air minum dan sanitasi pengelolaan limbah cair, pertanian, enerji, pariwisata, dan olah raga air.

Adaptasi

Langkah reaktif (struktural & non struktural): • Sistem monitoring dan peringatan dini ENSO dan

Indian Ocean Dipole • Aplikasi Pembangunan Berdampak Rendah (Low

Impact Development): kondisi hidrologis pra & pasca pembangunan sama, pengelolaan mikro dan on site, memimik alam. Untuk pembangunan baru & lama.

• Penampungan air (di tanah dan/atau struktural) untuk menghadapi kekeringan

• Perlindungan air tanah • Perlindungan daerah tangkapan • Perbaikan sistem pengendalian banjir dan

pengawasan kekeringan, termasuk sistem peringatan dini

Adaptasi

Langkah antisipatif (struktural & non struktural): • Peningkatan kemampuan adaptasi (data, keahlian,

teknologi, organisasi, pendanaan, & pengetahuan, kesadaran serta peran serta masyarakat), termasuk menggali kearifan lokal.

• Perubahan kebijakan tentang air (yang cost effective, intervensi pemerintah minimal, mendukung perkembangan teknologi) (prinsip: Internalisasi Eksternalitas, Polluter dan/atau Perusak Membayar, Water for Water)

• Pengembangan dan penerapan sistem pengelolaan sumber daya air terpadu

• Daur ulang dan hemat air, misal ecosanitation • Konservasi wilayah tangkapan hujan dan wilayah

lainnya