MINGGU 5 PEMAHAMAN DAN ANALISIS HIDROLOGI PERKOTAAN

HIDROLOGI PERKOTAAN PENGETAHUAN DASAR HIDROLOGI Air Bumi Siklus Air Watershed (DAS) Air Permukaan Air Tanah Lapisan air tanah dan Muka Air tanah Kapasitas Reservoir Air Tanah MASALAH HIDROLOGI PERKOTAAN Peningkatan Run Off Penurunan Resapan dan muka air tanah Genangan/Banjir STRATEGI PENGELOLAAN DAS Koservasi Kapasitas Resapan Penanggulangan banjir PERENCANAAN DRAINASE PERKOTAAN PENGELOLAAN AIR DALAM PERSIL (TAPAK BANGUNAN)

KEMBALI AIR BUMI Pada dasarnya air di alam selalu tetap jumlahnya (471.1 x 1015 Km2) Yang terjadi hanyalah perubahan bentuk dan tempatnya Air muncul dalam berbagai variasi wujud dan wadah: Wujud: air, es, embun, dan uap air, Wadah: laut, badan air daratan (sungai, danau), rongga tanah, angkasa, makhluk

Wujud dan Wadah Sumber Daya Air Bumi KEMBALI Location Water Volume Percentage of Total Water Oceans 348.700 x 1015 97,2 Icecaps and glaciers 7,700 x 1015 2,15 Atmospher 34,1 x 1015 0,01 Fresh water lakes 33 x 1015 0,009 Saline lakes and inlan seas 27,5 x 1015 0,008 Average in stream channels 0,3 x 1015 0,0001 Soil moisture 17,6 x 1015 0,005 Groundwater within depth of half a mile 1,100 x 1015 0,31 Groundwater-deep lying Sumber: Diadaptasi dari Brian J Skinner, Earth Resources.

SKEMA SIKLUS AIR KEMBALI GAMBARAN 3 DIMENSI Lake & Rivers 6.1 x 10 15 gal 2.6 x 1016 gal 1.6 x 1016 gal 8.6 x 1016 gal 9.6 x 1016 gal Runoff 9.8 x 10 16 gal Oceans 3.49 x 1016 gal Atmosphere 3.4 x 1016 gal Ground Water 2.2 x 10 16 gal GAMBARAN 3 DIMENSI Baik melalui permukaan ataupun dalam tanah, air mengalir dari area yang lebih tinggi menuju area yang lebih rendah. Area yang lebih tinggi disebut area tangkapan (recharge area) dan mendapatkan air dari hujan. Sedangkan area yang lebih rendah disebut area buangan (dischrage area). Biasanya di area tangkapan, muka air tanah terletak relatif dalam, sedangkan pada area buangan air tanah relatif dangkal (mendekati muka tanah).

SEBARAN AIR PADA LANSEKAP KEMBALI SEBARAN AIR PADA LANSEKAP rescaharge area area mata air jaringan sungai tanah lembab danau laut pola aliran air tanah lokal pola aliran air tanah regional Ke Siklus

DAS (WATERSHED) DAS adalah: suatu daerah yang dibatasi oleh igir-igir pegunungan atau pemisah air (Water Devide), mampu menampung curah hujan, menyimpan, dan mengalirkannya dalam satu sistem sungai, serta melepaskan melalui outlet tunggal. Bentuk DAS dapat dianalogikan sebagai lembaran daun dengan beberapa cabang tulang daun yang berkumpul (bermuara) pada batang utama ditengahnya yang berfungsi sebagai saluran akhir dari DAS tersebut (air menetes dari pangkal batang daun) DAS adalah ekosistem yang terdiri dari sistem fisik dan sistem sosial D A S Watershed (DAS) adalah area batas pengaliran dari suatu sungai. Yaitu suatu daerah yang dibatasi oleh igir-igir pegunungan atau pemisah air (Water Devide), mampu menampung curah hujan, menyimpan, dan mengalirkannya dalam satu sistem sungai, serta melepaskan melalui outlet tunggal. KEMBALI

Fisiografi dan sistem DAS DAS terbentuk oleh unsur morfologi (topografi, relief), morfokronologi (faktor waktu), morfogenesa (proses yang sedang berlangsung-termasuk klimatologi, dan ketersusunan batuan), morfoarrangement (Ketersusunan atau posisi kawasan/daerah terhadap bentangan daerah lain) karakter DAS ditentukan oleh morfometri DAS, koefisien Aliran, dan faktor klimatologis. EKOSISTEM DAS TERDIRI DARI SISTEM SOSIAL DAN SISTEM ALAMI YANG SALING BERINTERAKSI, INTERPENDENSI, INTERRELASI, DAN INTERAKSI DAN TERMANIFESTASIKAN DALAM SISTEM INPUT-OUTPUT. Satu unit watershed dibatasi oleh dua punggung hukit (ridge) dan dibelah oleh satu aliran utama. Ke DAS KEMBALI

UNIT DAS Satu watershed mungkin area dengan luasan ribuan kilo meter dengan struktur utama berupa sungai besar yang memiliki berbagai cabang sungai kecil yang bermuara padanya, atau hanya berupa area kecil dalam satuan puluan meter persegi yang terdiri dari satu parit kecil. Dalam watersehed besar, beberapa sungai kecil menyambung ke sungai besar dan membentuk watersehed utama (main watershed). Contoh water sehed besar adalah bengawan solo, brantas dsb. Ke DAS KEMBALI

KEMBALI BENTUKAN DAS Ke DAS

SISTEM INPUT-OUTPUT DALAM EKOSISTEM DAS KEMBALI SISTEM INPUT-OUTPUT DALAM EKOSISTEM DAS EKOSISTEM DAS HIDROLOGI: penguapan, aliran, pengangkutan, sedimen dan unsur hara, simpanan air GEOMORFOLOGI Erosi, Longsor, Pelapukan, Teknologi UDARA: aliran energi PEMDUDUK: Dinamika KELUARAN Degradasi penutupan lahan Hasil Air (simpanan atau banjir) Hasil Sedimen Degradasi Tanah Pencemaran udara Kesejahteraan masyarakat PAD MASUKAN ALAMI Hujan Radiasi NON ALAMI Teknologi Modal SDM Ke DAS

KEMBALI POLA LIMPASAN Denritik (seperti cabang pohon): daerah mempunyai struktur batuan yang homogen Rectangular (cabang-cabang aliran saling tegak lurus): daerahnya mempunyai kekar-kekar atau sesar-sesar yang memiliki arah-arah tertentu Trellis (seperti sirip ikan): daerahnya merupakan daerah lipatan yang kuat atau lapisannya miring dengan macam-macam batuan (heterogen). Radial menyebar: daerah gunung api (dome muda) Annular (aliran melingkar dan menyebar ke segalka arah: dome dewasa yang telah banyak mengalami erosi. Multi basinal (aliran terputus-putus): daerah karst dengan aliran hanya pada waktu hujan.

AIR TANAH Air tanah ada karena air bergerak ke dalam tanah dan batuan. KEMBALI AIR TANAH Air tanah ada karena air bergerak ke dalam tanah dan batuan. Berdasar asalnya, air tanah dibedakan dari 2 sumber: air dari dalam bumi sendiri air permukaan tanah (air hujan, sungai, danau) Air yang berasal dari dalam bumi sendiri terjadi secara bersama-sama dengan batuannya; misalnya air yang terjebak saat terbentuknya batuan endapan. Sedangkan dari permukaan, air tanah berasal dari air hujan, limpasan permukaan (sungai dan run off), danau, serta badan air lain. Dari permukaan tanah, air masuk melalui proses yang infiltrasi. Banyaknya air tanah yang terkandung tergantung besarnya laju infiltrasi dan kapasitas tanah

INFILTRASI KEMBALI Laju infiltrasi merupakan resultan dari gaya ke arah bawah oleh gravitasi, gaya tahanan dari bawah oleh tanah, serta gaya ke samping akibat adanya kemiringan. faktor utama yang penting adalah kemiringan dan struktur tanah Semakin curam kemiringan tanah, kemungkinan infiltrasi semakin kecil karena laju pergerakan kebawah (resapan) terkurangi oleh laju ke samping. Jenis tanah yang memiliki cukup rongga dapat untuk dimasuki air. Namun demikian, posisi bagian tanah ini juga mempengaruhi kapasitas air tanah pada suatu lahan Laju infiltrasi juga di pengaruhi oleh adanya hambatan-hambatan aliran permukaan seperti topografi, tanaman, dan bangunan. . Ke air tanah

KEMBALI JENIS TANAH Tidak semua tanah dapat memfasilitasi proses infiltrasi dan mampu menyimpan air. Hanya pada tanah yang memiliki rongga (porous) saja infiltrasi dapat terjadi. Tanah yang memiliki struktur porous (banyak rongga-rongganya dan permeable) akan memberikan peluang infiltrasi yang tinggi. Koefisien rembesan/infiltrasi tergantung dari struktur dan tekstur tanah Ke air tanah

Koefisien rembesan (cm/detik) KEMBALI KOEFISIEN REMBESAN Macam Tanah Koefisien rembesan (cm/detik) Pasir yang mengandung lempung (lanau) 10 –2 sampai 5 X 10 -3 Pasir halus 5 X 10 –2 sampai 5 X 10 -3 Pasir kelanauan 5 X 10 –3 sampai 5 X 10 –4 Lanau 5 X 10 –4 sampai 5 X 10 –5 lempung 5 X 10 –6 sampai 5 X 10 -9 Ke air tanah

KEMBALI KAPASITAS RESERVOIR Meskipun suatu lahan memiliki permeabilitas tinggi, tidak semua air dapat meresap. Pada suatu saat terjadi suatu kondisi yang disebut dengan laju infiltrasi maksimum. Yaitu kemampuan maksimal tanah untuk meresapkan air hujan yang ada di atasnya. Batas maksimal ini terjadi pada saat rongga-rongga di dalam tanah sudah terisi penuh oleh air, atau yang sering disebut dengan jenuh. Kapasitas infiltrasi tanah ditentukan oleh kondisi porositas tanah dan tebalnya lapisan tanah yang porous tersebut. Kapasitas air tanah diselidiki oleh ahli hidrogeologi. Ke air tanah

KEMBALI KAPASITAS INFILTRASI Sedangkan laju infiltrasi yang terjadi pada waktu tertentu sebelum tercapai kondisi jenuh disebut dengan laju infiltrasi aktual (ac). Laju infiltrasi maksimum juga disebut sebagai kapasitas infiltrasi (fc). Untuk suatu area dengan curah hujan tertentu (i), Jika I<fc; maka fac<fc Jika I>/= fc; maka fac </= fc. Ke air tanah

KEMBALI LAPISAN AIR TANAH Bagian tanah yang dapat di masuki/dilalui air disebut sebagai lapisan tanah yang permeable, yaitu yang disebut sebagai lapisan aquifer. Di tempat inilah air tanah disimpan. Berkait dengan air tanag, pelapisan geologi dapat di bedakan menjadi: Aquifer (lapisan pembawa air): lapisan, formasi atau kelompok formasi satuan geologi yang memiliki permeabilitas tinggi sehingga dapat menyimpan dan mengalirkan air tanah dalam jumlah besar Aquitard (lapisan kedap air): lapisan, formasi atau kelompok formasi satuan geologi yang memiliki permeable rendah yang hanya dapat menyimpan air tanah tetapi tidak dapat mengalirkannya Aquiclude (lapisan kebal air): lapisan, formasi atau kelompok formasi satuan geologi yang impermeable, sama sekali tidak mengandung air Kondisi alami dan distribusi aquifer, aquitard dan aquiclude dalam sistem geologi ditentukan oleh lithologi, stratigrafi, dan struktur dari material simpanan geologi dan formasinya. Ke air tanah

LAPISAN AKUIFER KEMBALI Potentiometric surface Unconfined aquifer Confined aquifer Catcment Area Artesis Shallow Daerah-daerah yang banyak terdapat lapisan pembawa air (aquifer) adalah: daerah dataran banjir lembah-lembah mati dataran pantai dataran/lembah antar gunung daerah batu gamping yang banyak rekahan daerah bahan organik (mis: gambut) Ke air tanah

KEMBALI MUKA AIR TANAH Aquifer tak tertekan dan setengah tak tertekan memiliki peluang untuk mendapatkan asupan air secara langsung dari permukaan tanah karena tidak adanya lapisan kedap air di atas lapisan ini. Relief bagian atas dari lapisan ini, atau yang disebut dengan muka air tanah, secara garis besar akan mengikuti/terefleksikan oleh topografi bila tidak ada perbedaan asupan maupun pengambilan di seluruh lahan. Namun bila terdapat asupan atau pengambilan air tanah, kedalaman muka air tanah akan menjadi bervariasi. Pada bagian lahan yang banyak terjadi resapan air (misalnya tanah permeable dengan pepohonan rapat), muka air tanah akan menjadi dangkal. Bahkan pada suatu area lahan dengan elevasi rendah atau pada area lembah, muka air tanah dapat saja muncul ke permukaan, sejajar dengan muka air pada badan air seperti sungai, danau atau air tergenang. Hal ini menandakan bahwa pada tempat tersebut tanah dalam kondisi jenuh. Kebalikanya, muka air tanah akan turun bila terjadi pengambilan yang berlebihan. Ke air tanah

KEMBALI PENINGKATAN LIMPASAN perubahan pola penggunaan lahan memiliki pengaruh langsung pola distribusi air pada lahan wadah/containernya. Besarnya area terbangun, pola penutupan lahan (paving, aspal, atau vegetasi) mempengaruhi koefisien run off (C). Perubahan hidrologi perkotaan Los Angeles, Lyle, 1985 Ke masalah

KOEFISIEN RUN OFF Q = CiA KEMBALI KOEFISIEN RUN OFF Q = debit (m3/detik) C = koefisien limpasan empiris (limpasan/cuhar hujan) i = intensitas curah hujan maksimum rata-rata (mm/jam) A = luas area limpasan/DAS (m2) Q = CiA TABEL NILAI C metode rasional dari Mulvaney (1850) Setiap kemiringan dan jenis penutupan memberikan Koefien Run off yang berbeda Modifikasi guna lahan dan penutupan tanah, serta drainase perkotaan merubah nilai tersebut C = C1 A1 + …. CnAn A Contoh: Pada tapak terdapat 1,6 m2 permukaan aspal 3,0 m2 halaman rumput pada lempung 1,6 m2 atap 6,2 m2 Luas total C = (0,9x1,6)+(1,26x3,0)+(0,95x1,6) = 1,44 + 0,78 + 1,52 = 0,60 klasifikasikanlahan berdasar kemiringan dan jenis tanah hitung luasan perbagian klasifikasi lahan perhitungkan juga penutupan atap Berdasar data tersebut, perhitungkan kembali anga C adalah: Ke masalah

TABEL KOEFISIEN RUN OFF KEMBALI TABEL KOEFISIEN RUN OFF Kondisi permukaan Koefisien run off untuk jangka waktu rancangan* < 10 tahun 25 tahun 100 tahun Jalan, jalur kendaraan, pedestrian Aspal Semen 0.82 0.88 0.90 0.95 0.98 Atap 0.86 Halaman rumput pada tanah berpasir <2 % 2-7% > 7% 0.10 0.14 0.20 0.12 0.16 0.24 0.18 0.26 Halaman rumput pada tanah lempung 0.22 0.33 0.28 0.37 0.30 0.41 Padang rumput pada pasir 0.32 0.36 0.27 0.40 Padang rumput pada lempung 0.42 0.52 0.35 0.46 0.58 0.64 Lahan berpohon besar pada pasir 0.21 0.13 0.25 Lahan berpohon besar pada lempung *) jangka waktu rancangan di tentukan berdasar pertimbangan nilai ekonomi proyek. Rumah atau proyek-proyek untuk pelayanan darurat harus memiliki jangka waktu yang panjang, sedangkan untuk proyek komersial bisa lebih pendek tergantung dari kelayakan BEP nya. Ke masalah