KONSEP DASAR HIDROLOGI BAB I KONSEP DASAR HIDROLOGI

PENGERTIAN HIDROLOGI Hidrologi adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang kehadiran dan gerakan air di alam, yang meliputi kejadian, perputaran dan penyebaran air di atmosfir, di permukaan bumi dan di bawah permukaan bumi. Pada dasarnya hidrologi bukan ilmu yang eksak sepenuhnya, karena masih memerlukan interpretasi. Penelitian yang diamati adalah penelitian yang dibatasi oleh besar kecilnya peristiwa alam sampai kepada penelitian-penelitian yang terbatas besarnya terhadap efek-efek tertentu. Data-data fundamental yang diperlukannya adalah data-data hasil pengamatan dalam semua aspek presipitasi, limpasan (runoff), debit sungai, infiltrasi, perkolasi, evaporasi, dan sebagainya.

KETERSEDIAAN AIR DI BUMI Jumlah air yang ada di bumi ini ( di atmosfir, di atas dan di bawah permukaan tanah) sebanyak 1.400 x 106 km3 atau 1.400 x 1015 m3. Dari jumlah tersebut, sebagian besar merupakan air laut (air asin) seperti terlihat pada tabel presentase di bawah ini.

Tabel 1.1. Perkiraan Ketersediaan Air di Bumi 100 1.360.000 atau 1,36 x 1018 m3 Total Danau air tawar 125 Sungai 1,2 Lengas tanah 6,5 0,620 Air tanah 8250 Danau air asin & laut pedalaman 105 0,008 Atmosfer 13 0,001 Tudung kutub es, sungai es dan Salju 29200 2,100 Laut & lautan 1.320.000 97,250 Persentase Total Air (%) Volume (103 km3) Sumber Tabel 1.1. Perkiraan Ketersediaan Air di Bumi Sumber : Wilson, 1993; Soemarto, 1999.

Dari persentase tersebut di atas terlihat, bahwa jumlah air tawar di bumi yang langsung dapat digunakan oleh manusia (air danau dan air sungai) sangat terbatas. SIKLUS HIDROLOGI Sikulus hidrologi merupakan gerakan air laut/lautan ke udara (atmosfer), kemudian jatuh ke permukaan tanah hingga mengalir ke laut kembali.

Siklus peristiwa tersebut sebenarnya tidaklah sesederhana yang diperkirakan, karena : Pertama, siklus itu dapat berupa daur pendek, yaitu hujan yang segera dapat mengalir kembali ke laut. Kedua, tidak adanya keseragaman waktu yang diperlukan oleh suatu siklus. Selama musim kemarau kelihatannya daur seolah-olah berhenti, sedangkan dalam musim hujan berjalan kembali. Ketiga, intensitas dan frekuensi siklus tergantung kepada letak geografi dan keadaan iklim suatu lokasi. Siklus ini berjalan karena sinar matahari. Posisi matahari akan berubah setiap masa menurut meridiannya (meskipun sebenarnya posisi bumi yang berubah). Keempat, berbagai bagian siklus dapat menjadi sangat kompleks, sehingga dapat diamati bagian akhir saja terhadap suatu curah hujan di atas permukaan tanah yang kemudian mencari jalannya untuk kembali ke laut.

Gambar 1.1. Siklus Hidrologi

Dengan demikian ada empat macam proses dalam siklus hidrologi yang harus dipelajari oleh para ahli hidrologi dan para ahli bangunan air, yaitu : a. presipitasi b. evaporasi c. infiltrasi d. limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan air tanah (subsurface runoff) Pada proses sirkulasi air/siklus hidrologi, hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (water balance).

Secara umum, terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut : P = D + E + G + M ..................................................(1.1) Dimana : P : presipitasi D : debit E : evapotranspirasi G : penambahan (supply) air tanah M : penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content).

Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, karena variasi meteorologi itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun, maka harga M dalam persamaan (1.1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi : P = D + E + G .........................................(1.2) Jika semua supply air tanah itu telah keluar ke permukaan di sebelah atas tempat pengukuran dan mengalir ke bawah, maka persamaan neraca air tahunan menjadi : P = D + E ...............................................(1.3)

Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari D dan G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1.1) menjadi : P = (D2 - D1) + E + (G2 – G1) + H.Pa + M …..…...(1.4) Dimana : D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang ditinjau. D2 :Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.

G1 : Air tanah yang mengalir dari bagian hulu ke dalam daerah yang ditinjau. G2 : Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir. H : Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau. Pa : Laju menahan udara rata-rata (mean air holding rate) di bagian lapisan variasi air tanah. Dalam persamaan ini, P, D1, D2 dan H dapat diukur, G1 dan G2 dapat dihitung dengan menggunakan pengukuran variasi muka air tanah. M dan Pa adalah harga-harga yang diperoleh dari profil tanah pada titik-titik tertentu yang dipilih di daerah pengaliran.

Tabel 1.2. Sifat-sifat Fisik Air Sumber : Suyono, 2003.

KETERKAITAN HIDROLOGI DENGAN ILMU-ILMU LAINNYA Para teknisi sangat berkepentingan terhadap perencanaan dan eksplotasi bangunan air untuk pengendalian penggunaan air, terutama yang mengatur aliran sungai, pembuatan waduk-waduk dan saluran-saluran irigasi. Meskipun demikian, mereka harus mengerti tentang penggunaan hidrologi dalam arti yang luas, karena banyak kasus-kasus hidrlogi yang berasal dari Matematika, Fisika, Statistik, Meteorologi, Oceonografi, Geografi, Geologi, Geomorfologi, Hidrolika, dan ilmu-ilmu lain yang berhubungan dengan itu.

Data-data fundamental yang diperlukannya adalah data-data hasil pengamatan dalam semua aspek presipitasi, limpasan (runoff), debit sungai, infiltrasi, perkolasi, evaporasi, dan lain sebagainya. Dengan data-data tersebut dan ditunjang oleh pengertian dalam ilmu-ilmu yang berbatasan dengan hidrologi, maka seorang ahli hidrologi dapat memberikan penyelesaian-penyelesaian terbaik terhadap persoalan-persoalan yang menyangkut perencanaan teknik bangunan-bangunan air yang dihadapkan kepadanya.

APLIKASI HIDROLOGI DALAM REKAYASA TEKNIK SIPIL Pertama-tama yang dikerjakan oleh para teknisi adalah mencari sumber-sumber air. Setelah ditemukannya, harus membuat perkiraan kemampuan sumber air atau menyediakan air untuk kota tersebut. Berikutnya, harus mencari jawaban atas pertanyaan berikut : a. Berapakah besar curah hujan yang jatuh dalam daerah cakupan (catchment area) sumber air itu ? b. Berapa lamakah musim kemaraunya dan berapa besarkah waduk yang diperlukan untuk meratakan fluktuasi aliran akibat adanya musim kemarau dan musim hujan ?

c. Berapa besarnya kehilangan air akibat adanya evaporasi dan transpirasi ? d. Apakah pembangunan waduk air permukaan (surface storage) akan lebih baik daripada penyedotan air tanah dari sumur-sumur (wells) yang terletak di dekat kota ? Pertanyaan-pertanyaan tersebut tidak akan berhenti sampai di sini saja. Jika harus membangun bendungan, maka seorang insinyur harus mencari penyelesaian untuk masalah selanjutnya, yaitu : a. Berapa besarkah seharusnya kapasitas bangunan pelimpahnya (spillway)? b. Berapa besarkah pipa-pipa penyalurnya? c. Apakah ada manfaatnya untuk melaksanakan penghutanan kembali di daerah cakupan sumber guna melestarikan penyediaan air minum ?