Hidrologi Terapan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Umum

       Hidrologi ialah ilmu yang berkaitan dengan air di bumi, baik mengenai terjadinya, peredaran dan penyebarannya, sifat-sifatnya dan relasi dengan lingkungannya terutama dengan makhluk hidup. Penerapan ilmu hidrologi sanggup dijumpai dalam beberapa acara menyerupai perencanaan dan operasi bangunan air, penyediaan air untuk aneka macam keperluan (air bersih, irigasi, perikanan, peternakan), pembangkit listrik tenaga air, pengendalian banjir, pengendalian pengikisan dan sedimentasi, transportasi air, drainase, pengendali polusi, air limbah, dsb.

    Hidrologi banyak dipelajari oleh para jago di bidang teknik sipil dan pertanian. Ilmu tersebut sanggup dimanfaatkan untuk beberapa acara berikut :

1. memperkirakan besarnya banjir yang ditimbulkan oleh hujan deras, sehingga sanggup direncanakan bangunan-bangunan untuk mengendalikannya menyerupai pembuatan tanggulbanjir, terusan drainase, gorong-gorong, jembatan, dsb.
2. memperkirakan jumlah air yang diharapkan oleh suatu jenis tanaman, sehingga sanggup direncanakan bangunan untuk melayani kebutuhan tersebut.
3. memperkirakan jumlah air yang tersedia di suatu sumber air (mata air, sungai, danau, dsb.) untuk sanggup dimanfaatkan guna aneka macam keperluan menyerupai air baku (air untuk keperluan rumah tangga, perdagangan industri), irigasi, pembangkit listrik tenaga air, perikanan, peternakan, dsb.

    Ilmu hidrologi lebih banyak didasarkan pada pengatahuan empiris daripada teoritis. Hal ini alasannya ialah banyaknya parameter yang kuat pada kondisi hidrologi di suatu daerah, menyerupai kondisi klimatologi (angin, suhu udara, kelembaban udara, penyinaran matahari), kondisi lahan (daerah fatwa sungai, DAS) menyerupai jenis tanah, tata guna lahan, kemiringan lahan, dsb. Banyaknya parameter tersebut mengakibatkan analisis hidrologi sulit diselesaikan secara analitis. Disamping itu kondisi hidrologi juga sangat dinamis yang tergantung pada perubahan/kegiatan yang dilakukan oleh manusia, menyerupai perubahan tata guna lahan (penggundulan hutan, penghijauan, perubahan lahan sawah menjadi kawasan pemukiman atau industri, perubahan hutan menjadi sawah atau fungsi lainnya), perubahan epilog permukaan tanah ( dari tanah, rumput, atau pepohonan menjadi permukaan aspal atau beton), dsb.

 

1.2. Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi merupakan proses kontinyu dimana air bergerak dari bumi ke atmosfer dan kemudian kembali ke bumi lagi. Neraca air tahunan diberikan dalam nilai relatif terhadap hujan yang jatuh di daratan (100%). Air di permukaan tanah dan maritim menguap ke udara. Uap air tersebut bergerak dan naik ke atmosfer, yang kemudian mengalami kondensasi dan berkembang menjadi titik-titik air yang berbentuk awan. Selanjutnya titik-titik air tersebut jatuh sebagai hujan ke permukaan maritim dan daratan. Hujan yang jatuh sebagian tertahan oleh tumbuh-tumbuhan (intersepsi) dan selebihnya hingga ke permukaan tanah. Sebagian air hujan yang hingga ke permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi) dan sebagian lainnya mengalir di atas permukaan tanah (aliran permukaan atau surface runoff) mengisi cekungan tanah, danau dan masuk ke sungaidan balasannya mengalir ke laut. Air yang meresap ke dalam tanah sebagian mengalir di dalam tanah (perkolasi) mengisi air tanah yang kemudian keluar sebagai mata air atau mengalir ke sungai. Akhirnya fatwa air di sungai akan hingga ke laut. Proses tersebut berlangsung terus-menerus yang disebut dengan siklus hidrologi.

Jumlah air yang ada di bumi dan yang berada dalam aneka macam proses dalam siklus hidrologi di berikan dalam Tabel 1.1. Tabel tersebut mengatakan bahwa jumlah air di bumi ialah 1,386 milyar km³; yang sebagian besar ialah air maritim yaitu sebesar 96,5 %. Sisanya sebesar 1,7 % berupa es di kutub; 1,7 % sebagai air tanah dan hanya 0,1 % merupakan air permukaan dan air di atmosfer. Air di atmosfer yang merupakan sumber air permukaan hanya berjumlah 12.900 km³ atau kurang dari 1/100.00 dari seluruh air di bumi. Dari jumlah air tawar sebesar 35  juta km³, dua per tiganya ialah dalam bentuk es di kutub dan sisanya sebagian besar berupa air tanah pada kedalaman 200 hingga 600 m. Hanya 0,006 % berupa air tawar di sungai.

Jumlah air permukaan dan air atmosfer pada suatu waktu relatif kecil. Tetapi alasannya ialah proses pembentukannya terjadi secara terus-menerus sesuai dengan siklus hidrologi, maka jumlahnya dalam satu tahun cukup besar. Neraca air tahunan global ditunjukkan dalam tabel 1.2. Dalam tabel tersebut beberapa parameter yang ditinjau dinyatakan dalam km³/tahun dan mm/tahun. Dimensi dalam mm/tahun diperoleh dengan membagi parameter dalam km³/tahun dengan luas, yang mengatakan kedalaman parameter merata pada seluruh luasan.

 

1.3. Karakteristik Sungai dan Daerah Aliran Sungai

Aliran permukaan pada kawasan tangkapan air (daerah fatwa sungai, DAS) terjadi dalam beberapa bentuk yaitu :

1) fatwa limpasan pada permukaan tanah,

2) fatwa melalui parit/selokan,

3) fatwa melalui sungai-sungai kecil, dan

4) fatwa melalui sungai utama.

Aliran limpasan pada permukaan tanah terjadi selama atau sesudah hujan dalam bentuk lapisan air yang mengalir pada permukaan tanah.  Aliran tersebut masuk ke parit/selokan yang kemudian mengalir ke sungai-sungai kecil dan selanjutnya menjadi fatwa di sungai utama. Karakteristik hidrologis dari kawasan tangkapan air di pengaruhi oleh luas, bentuk, relief, panjang sungai, dan pola drainase kawasan tangkapan.

1.3.1.  Tingkatan sungai

           Jaringan sungai dan bawah umur sungainya memiliki bentuk menyerupai percabangan pohon. Parit-parit bergabung membentuk alur yang lebih besar, yang selanjutnya beberapa alur bergabung membentu anak sungai, dan kemudian beberapa anak sungai tersebut membentuk sungai utama. Jaringan sungai sanggup diklasifikasikan secara sistemati berdasarkan tingkatan alur sungai berdasar posisinya dalam jaringan. Tingkatan sungai ditetapkan berdasar ukuran alur dan posisinya; tingkatan terendah untuk alur terkecil yang merupakan sungai-sungai paling ujung dan tingkat yang lebih tinggi untuk alur yang lebih besar yang berada di kawasan cuilan hilir. Strahler (1952, dalam Thompson, 1999) memutuskan anak sungai paling ujung sebagai sungai tingkat satu. Apabila dua alur dengan tingkat yang sama bergabung, maka tingkat alur di bawah percabangan tersebut meningkat satu tingkat. Sebagai contoh, apabila dua anak sungai tingkat satu bertemu  akan membentuk sungai tingkat dua. Apabila dua sungai tingkat dua bergabung akan membentuk sungai tingkat tiga, demikian seterusnya. Apabila sebuah sungai dengan suatu tingkat bertemu dengan sungai yang memiliki tingkat lebih rendah maka tingkat sungai pertama tidak berubah. Misalnya sungai tingkat satu bergabung dengan sungai tingkat dua, maka sungai di hilir pertemuan tersebut ialah tetap sungai tingkat dua.

1.3.2.  Daerah Aliran Sungai

           Daerah fatwa sungai (DAS) ialah kawasan yang di batasi oleh punggung-punggung gunung / pegunungan dimana air hujan yang jatuh di kawasan tersebut akan mengalir menuju sungai utama pada suatu titik / stasiun yang di tinjau. DAS ditentukan dengan memakai peta topopgrafi yang dilengkapi dengan garis-garis kontur. Untuk maksud tersebut sanggup dipakai peta topografi dengan skala 1: 50.000, yang sanggup diperoleh dari Direktorat Geologi, Dinas Topografi Angkatan Darat atau instansi lain.  Garis-garis kontur dipelajari untuk memilih arah dari limpasan permukaan. Limpasan berasal dari titik-titik tertinggi dan bergerak menuju titik-titik yang lebih rendah dalam arah tegak lurus dengan garis-garis kontur. Daerah yang dibatasi oleh garis yang menghubungkan titik-titik tertinggi tersebut adalag DAS. Gambar 1.4 mengatakan pola bentuk DAS. Dalam gambar tersebut ditunjukkan pula penampang pada keliling DAS. Garis yang mengelilingi DAS tersebut  merupakan titik-titik tertinggi. Air hujan yang jatuh di dalam DAS akan mengalir menuju sungai utama yang ditinjau, sedang yang jatuh diluar DAS akan mengalir ke sungai lain di sebelahnya.

          Luas DAS diperkirakan dengan mengukur kawasan itu pada peta topografi. Luas DAS sangat kuat terhadap debit sungai. Pada umumnya semakin besar DAS semakin besar jumlah limpasan permukaan sehingga semakin besar pula fatwa permukaan atas debit sungai.

1.3.3.  Panjang sungai

           Panjang sungai diukur pada peta. Dalam memperkirakan panjang suatu segmen sungai disarankan untuk mengukurnya beberapa kali dan kemudian dihitung panjang reratanya. Panjang sungai ialah panjang yang diukur sepanjang sungai, dari stasiun yang ditinjau atau muara sungai hingga ujung hulunya. Sungai utama ialah sungai terbesar pada kawasan tangkapan dan yang membawa fatwa menuju muara sungai.

      Pengukuran panjang sungai dan panjang DAS ialah penting dalam analisis fatwa limpasan dan debit fatwa sungai. Panjang DAS L ialah panjang maksimum sepanjang sungai utama dari stasiun yang ditinjau (atau muara) ke titik terjauh dari batas DAS. Panjang sentra berat Lc ialah panjang sungai yang diukur sepanjang sungai dari stasiun yang ditinjau hingga titik terdekat dengan titik berat kawasan fatwa sungai. Pusat berat DAS ialah sentra berat titik perpotongan dari dua atau lebih garis lurus yang membagi DAS menjadi dua DAS yang kira-kira sama besar.

              Jumlah panjang sungai semua tingkat Lt ialah jumlah dari panjang semua segmen sungai semua tingkat. Lt dipakai untuk mengukur kerapatan sungai D, yaitu jumlah panjang sungai semua tingkat dalam DAS dibagi dengan luas DAS.