SIKLUS HIDROLOGI

SIKLUS HIDROLOGI

Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi.

Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut yang berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet)

Pengertian

Hidrologi adalah cabang Geografi Fisis yang berurusan dengan air di bumi, sorotan khusus pada propertis, fenomena, dan distribusi air di daratan. Khususnya mempelajari kejadian air di daratan, deskripsi pengaruh bumi terhadap air, pengaruh fisik air terhadap daratan, dan mempelajari hubungan air dengan kehidupan di bumi. (Linsley et al, 1949)

Ruang lingkup hidrologi mencakup :

1. pengukuran, mencatat, dan publikasi data dasar.
2. deskripsi propertis, fenomena, dan distribusi air di daratan.
3. analisa data untuk mengembangkan teori-teori pokok yang ada pada hidrologi.
4. aplikasi teori-teori hidrologi untuk memecahkan masalah praktis.

Hidrologi bukanlah ilmu yang berdiri sendiri, tetapi ada hubungan dengan ilmu lain, seperti meteorologi, klimatologi, geologi, agronomi kehutanan, ilmu tanah, dan hidrolika.
Menurut The International Association of Scientific Hydrology, hidrologi dapat dibagi menjadi :

1. Potamologi (Potamology), khusus mempelajari aliran permukaan (surface streams)
2. Limnologi (Limnology), khusus mempelajari air danau
3. Geohidrologi (Geohydrology), khusus mempelajari air yang ada di bawah permukaan tanah (mempelajari air tanah = groundwater)
4. Kriologi (Cryology), khusus mempelajari es dan salju
5. Hidrometeorologi (Hydrometeorology), khusus mempelajari problema-problema yang ada diantara hidrologi dan meteorologi.

Ruang Lingkup Hidrologi

Hidrologi hutan merupakan suatu ilmu fenomena yang berkaitan dengan air yang dipengaruhi oleh penutupan hutan. Sesuai dengan batasan subyek yang ada yaitu hidrologi hutan maka bahasan selanjutnya merupakan hidrologi terapan dengan lingkup operasionalnya adalah daerah aliran sungai terutama yang bervegetasi hutan atau yang dapat berfungsi sebagai vegetasi hutan serta daerah yang dipengaruhi oleh kawasan tersebut.

Macam-Macam dan Tahapan Proses Siklus Hidrologi

a. Siklus Pendek / Siklus Kecil
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan
3. Turun hujan di permukaan laut

b. Siklus Sedang
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi
3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat
4. Pembentukan awan

5. Turun hujan di permukaan daratan
6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali

c. Siklus Panjang / Siklus Besar
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Uap air mengalami sublimasi
3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es
4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
5. Pembentukan awan
6. Turun salju

7. Pembentukan gletser
8. Gletser mencair membentuk aliran sungai
9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut

Model Sederhana Siklus Hidrologi

Pengenalan Istilah-istilah Hidrologi

a. Presipitasi

Hujan (presipitasi) merupakan masukan utama dari daur hidrologi dalam DAS. Dampak kegiatan pembangunan terhadap proses hidrologi sangat dipengaruhi intensitas, lama berlangsungnya, dan lokasi hujan. Karena itu perencana dan pengelola DAS harus memperhitungkan pola presipitasi dan sebaran geografinya.

b. Intersepsi

Hujan yang jatuh di atas tegakan pohon sebagian akan melekat pada tajuk daun maupun batang, bagian ini disebut tampungan/simpanan intersepsi yang akhirnya segera menguap. Besar kecilnya intersepsi dipengaruhi oleh sifat hujan (terutama intensitas hujan dan lama hujan), kecepatan angin, jenis pohon (kerapatan tajuk dan bentuk tajuk). Simpanan intersepsi pada hutan pinus di Italia utara sekitar 30% dari hujan (Allewijn, 1990). Intersepsi tidak hanya terjadi pada tajuk daun bagian atas saja, intersepsi juga terjadi pada seresah di bawah pohon. Intersepsi akan mengurangi hujan yang menjadi run off.

c. Throughfall, Crown drip, Steamflow

Hujan yang jatuh di atas hutan ada sebagian yang dapat jatuh langsung di lantai hutan melalui sela-sela tajuk, bagian hujan ini disebut throughfall. Simpanan intersepsi ada batasnya, kelebihannya akan segera tetes sebagai crown drip. Steamflow adalah aliran air hujan yang lewat batang, besar kecilnya stemflow dipengaruhi oleh struktur batang dan kekasaran kulit batang pohon.

I = Infiltrasi
PL = perkolasi
Eo = evaporasi
SF = steamflow
TF = throughflow
Pg = gross precipitation
T = transpiration
drip = crowndrip

d. Infiltrasi dan Perkolasi

Proses berlangsungnya air masuk ke permukaan tanah kita kenal dengan infiltrasi, sedang perkolasi adalah proses bergeraknya air melalui profil tanah karena tenaga gravitasi. Laju infiltrasi dipengaruhi tekstur dan struktur, kelengasan tanah, kadar materi tersuspensi dalam air juga waktu.

e. Kelengasan Tanah

Kelengasan tanah menyatakan jumlah air yang tersimpan di antara pori-pori tanah. Kelengasan tanah sangat dinamis, hal ini disebabkan oleh penguapan melalui permukaan tanah, transpirasi, dan perkolasi. Pada saat kelengasan tanah dalam keadaan kondisi tinggi, infiltrasi air hujan lebih kecil daripada saat kelengasan tanah rendah. Kemampuan tanah menyimpan air tergantung dari porositas tanah.

f. Simpanan Permukaan (Surface Storage)

Simpanan permukaan ini terjadi pada depresi-depresi pada permukaan tanah, pada perakaran pepohonan atau di belakang pohon-pohon yang tumbang. Simpanan permukaan menghambat atau menunda bagian hujan ini mencapai limpasan permukaan dan memberi kesempatan bagi air untuk melakukan infiltrasi dan evaporasi.

g. Runoff Runoff

Adalah bagian curahan hujan (curah hujan dikurangi evapotranspirasi dan kehilangan air lainnya) yang mengalir dalam air sungai karena gaya gravitasi; airnya berasal dari permukaan maupun dari subpermukaan (sub surface). Runoff dapat dinyatakan sebagai tebal runoff, debit aliran (river discharge) dan volume runoff.

Komponen Runoff

Runoff terdiri dari beberapa komponen :

h. Limpasan Permukaan (Surface Runoff)

Limpasan permukaan (Surface Runoff) adalah bagian curah hujan setelah dikurangi dengan infiltrasi dan kehilangan air lainnya. Limpasan permukaan ini berasal dari overlandflow yang segera masuk ke dalam alur sungai. Aliran ini merupakan komponen aliran banjir yang utama.

i. Aliran Bawah Permukaan (Subsurface Runoff)

Aliran bawah permukaan merupakan bagian dari presipitasi yang mengalami infiltrasi dalam tanah yang kemudian mengalir di bawah permukaan tanah dan menuju alur sungai sebagai rembesan maupun mata air.

Kelembaban udara

Kelembaban udara  adalah tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yan mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh.

Kelembapan ^[1] adalah konsentrasi uap air di udara. Angka konsentasi ini dapat diekspresikan dalam kelembapan absolut, kelembapan spesifik atau kelembapan relatif. Alat untuk mengukur kelembapan disebut higrometer. Sebuah humidistat digunakan untuk mengatur tingkat kelembapan udara dalam sebuah bangunan dengan sebuah pengawalembap (dehumidifier). Dapat dianalogikan dengan sebuah termometer dan termostat untuk suhu udara. Perubahan tekanan sebagian uap air di udara berhubungan dengan perubahan suhu. Konsentrasi air di udara pada tingkat permukaan laut dapat mencapai 3% pada 30 °C (86 °F), dan tidak melebihi 0,5% pada 0 °C (32 °F).

Macam-macam kelembaban udara sebagai berikut :

1)   Kelembaban relatif / Nisbi

Kelembaban relatif / Nisbi  yaitu perbandingan jumlah uap air di udara dengan yang terkandung di udara pada suhu yang sama. Misalnya pada suhu 27⁰C, udara tiap-tiap 1 m³ maksimal dapat memuat 25 gram uap air pada suhu yang sama ada 20 gram uap air,maka lembab udara pada waktu itu sama dengan
20    _{x  100 % = 80 %}
25
2)   Kelembaban absolut / mutlak

Kelembaban absolut / mutlak  yaitu banyaknya uap air dalam gram pada 1 m³.
Contoh : 1 m3 udara suhunya 250 C terdapat 15 gram uap air maka kelembaban mutlak = 15 gram. Jika dalam suhu  yang sama , 1 m3 udara maksimum mengandung 18 gram uap air, maka
Kelembaban relatifnya = 15/18 X 100 % = 83,33 %.

METODE PENGUKURAN CURAH HUJAN

1.  Metode Aritmatik 

Metode ini menggunakan perhitungan curah hujan wilayah dengan merata-ratakan semua jumlah curah hujan yang ada pada wilayah tersebut. Adapun rumus yang digunakan seperti berikut :

Dimana :

R= curah hujan rata-rata wilayah atau daerah

Ri= curah hujan di stasiun pengamatan ke-i

n = jumlah stasiun pengamatanIII.

Cara ini merupakan cara yang paling sederhana yaitu hanya dengan membagi rata pengukuran pada semua stasiun hujan dengan jumlah stasiun dalam wilayah tersebut. Sesuai dengan kesederhanaannya maka cara ini hanya disarankan digunakan untuk wilayah yang relatif mendatar dan memiliki sifat hujan yang relatif homogen dan tidak terlalu kasar.

2. Metode poligon Thiessen

Metode ini dapat dilakukan pada daerah yang mempunyai distribusi penakar hujan yang tidak seragam, dengan selalu mempertimbangkan luas daerah pengaruh dari masing-masing penakar. Pada cara ini, dianggap bahwa data curah hujan di suatu tempat pengamatan dapat dipakai untuk daerah pengaliran disekitar tempat itu. Curah hujn wilayah dihitung dengan menggunakan rumus :

Dimana :

R = Curah hujan rata-rata wilayah

iA = luas wilayah pengaruh dari stasiun pengamatanke-i

.A = Luas total wiayah pengamatan

CURAH HUJAN

  Curah hujan adalah: jumlah air yang jatuh di permukaan tanah datar selama periode tertentu yang diukur dengan satuan tinggi (mm) di atas permukaan horizontal bila tidak terjadi evaporasi, runoff dan infiltrasi. Satuan CH adalah mm, inch.
terdapat beberapa cara mengukur curah hujan:

•      Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air dan rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah cueah hujan rata-rata diseluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu. Curah hujan ini disebut curah hujan wilayah/daerah dan dinyatakan dalam mm. Curah hujan daerah ini harus diperkirakan dari beberapa titik pengamatan curah hujan. Studi yang dilakukan untuk menganalisis curah hujan ini dilakukan pada stasiun Bronggang, Godean, Seyegan, dan Beran.

•      Data curah hujan sangat diperlukan dalam setiap analisis hidrologi, terutama untuk menghitung debut banjir rencana baik secara empiris maupun model matematik. Hal tersebut disebabkan karena data debit untuk selang waktu pengamatan yang cukup panjang belum dapat diperoleh atau tidak ada

Faktor Pengaruh

Permasalahan yang sering dihadapi dalam pelaksanaan pengukuran curah hujan dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut :

•      Ketersediaan data yang sangat terbatas

•      Pengujian kualitas curah hujan

•      Manfaat data curah hujan dalam hidrologi dan sumber daya air

SIFAT HUJAN

Sifat Hujan adalah Perbandingan antara jumlah curah hujan yang terjadi selama satu bulan dengan nilai rata-rata atau normal dari bulan tersebut di suatu tempat

Sifat hujan dibagi menjadi 3 kriteria, yaitu :

•      Atas  Normal ( A )
Jika nilai perbandingan terhadap rata-ratanya lebih besar dari 115 %

•      Normal  ( N )
Jika nilai perbandingan terhadap rata-ratanya antara 85 % – 115 %

•      Bawah Normal ( BN )
Jika nilai perbandingan terhadap rata-ratanya kurang dari 85 %

NORMAL CURAH HUJAN

•      Rata-rata Curah Hujan Bulanan
Rata-rata Curah Hujan Bulanan adalah nilai rata-rata curah hujan masing-masing bulan dengan periode minimal 10 tahun.

•      Normal Curah Hujan Bulanan
Normal Curah Hujan Bulanan adalah nilai rata-rata curah hujan masing-masing bulan selama periode 30 tahun.

•      Standar Normal Curah Hujan Bulanan
Standar Normal Curah Hujan Bulanan adalah nilai rata-rata curah hujan pada masing-masing bulan selama periode 30 tahun, dimulai dari tahun 1901 s/d 1930, 1931 s/d 1960, 1961 s/d 1990 dan seterusnya

Pengukuran Curah Hujan

•      1.Metode rata-rata hitung

            Metode ini ditentukan dengan cara menjumlahkan tinggi hujan dari semua tempat pengukuran selama kala tertentu, dibagi dengan jumlah pos pengukuran, metode ini sebaiknya dipakai pada daerah yang datar, pos hujan banyak dan sifat hujannya merata.

•      2. Metode thiesen

            Metode ini ditentukan dengan cara membuat poligon antar pos hujan pada suatu wilayah DAS kemudian tinggi hujan rata-rata daerah dihitung dari jumlah perkalian antara tiap-tiap luas poligon dan tinggi hujannya dibagi dengan luas seluruh DAS, metode ini cocok untuk menentukan tinggi hujan rata-rata, apabila pos hujannya tidak merata

•      3. Metode isohiet

            Metode ini ditentukan dengan cara menggunakan peta garis kontur hujan daerah dan tinggi hujan rata-rata DAS dihitung dari jumlah perkalian tinggi hujan rata-rata diantara garis isohiet dengan luas antara kedua garis isohiet tersebut dibagi luas seluruh DAS, metode ini cocok untuk daerah pegunungan dan yang berbukit-bukit

Tiga Pola Curah Hujan Indonesia

•      Pembagian pola iklim menjadi tiga daerah di Indonesia berikut ini berdasarkan metode korelasi ganda. Pembagian pola iklim ini saya ambil dari disertasi Dr.Edvin Aldrian.

•      BMG Berdasarkan distribusi data rata-rata curah hujan bulanan, umumnya wilayah Indonesia dibagi menjadi 3 (tiga) pola hujan, yaitu:

•      1. Pola hujan monsun, yang wilayahnya memiliki perbedaan yang jelas antara periode musim hujan dan periode musim kemarau kemudian dikelompokan dalam Zona Musim (ZOM), tipe curah hujan yang bersifat unimodial (satu puncak musim hujan,DJF musim hujan,JJA musim kemarau).

•      2. Pola hujan equatorial, yang wilayahnya memiliki distribusi hujan bulanan bimodial dengan dua puncak musim hujan maksimum dan hampir sepanjang tahun masuk dalam kreteria musim hujan. Pola ekuatorial dicirikan oleh tipe curah hujan dengan bentuk bimodial (dua puncak hujan) yang biasanya terjadi sekitar bulan Maret dan Oktober atau pada saat terjadi ekinoks.

•      3. Pola hujan lokal, yang wilayahnya memiliki distribusi hujan bulanan kebalikan dengan pola monsun. Pola lokal dicirikan oleh bentuk pola hujan unimodial (satu puncak hujan), tetapi bentuknya berlawanan dengan tipe hujan monsun

            Pola umum curah hujan di Indonesia antara lain dipengaruhi oleh letak geografis. Secara rinci pola umum hujan di Indonesia dapat diuraikan sebagai berikut:

                        1. Pantai sebelah barat setiap pulau memperoleh jumlah hujan selalu lebih banyak daripada pantai sebelah timur.

                        2Curah hujan di Indonesia bagian barat lebih besar daripada Indonesia bagian timur. Sebagai contoh, deretan pulau-pulau Jawa, Bali, NTB, dan NTT yang dihubungkan oleh selat-selat sempit, jumlah curah hujan yang terbanyak adalah Jawa Barat

3.Curah hujan juga bertambah sesuai dengan ketinggian tempat. Curah hujan terbanyak umumnya berada pada ketinggian antara 600 – 900 m di atas permukaan laut.

4.Di daerah pedalaman, di semua pulau musim hujan jatuh pada musim pancaroba. Demikian juga halnya di daerah-daerah rawa yang besar.

5.Bulan maksimum hujan sesuai dengan letak DKAT.

6.Saat mulai turunnya hujan bergeser dari barat ke timur seperti:
1) Pantai barat pulau Sumatera sampai ke Bengkulu mendapat hujan terbanyak pada bulan November.
2) Lampung-Bangka yang letaknya ke timur mendapat hujan terbanyak pada bulan Desember.
3) Jawa bagian utara, Bali, NTB, dan NTT pada bulan Januari – Februari

5.Bulan maksimum hujan sesuai dengan letak DKAT.

6.Saat mulai turunnya hujan bergeser dari barat ke timur seperti:
  1) Pantai barat pulau Sumatera sampai ke Bengkulu mendapat hujan terbanyak pada    bulan November.
   2) Lampung-Bangka yang letaknya ke timur mendapat hujan terbanyak pada bulan     Desember.
  3) Jawa bagian utara, Bali, NTB, dan NTT pada bulan Januari – Februari

Klasifikasi iklim :

Unsur-unsur iklim yang menunjukan pola keragaman yang jelas merupakan dasar dalam melakukan klasifikasi iklim.

—  Unsur iklim yang sering dipakai adalah

            1.suhu

            2. curah hujan (prestisipasi )

Klasifikasi iklim umumnya sangat spesifik yang didasarkan atas tujuan penggunaannya, misalnya

—  Untuk Pertanian

—  Penerbangan

—  kelautan

Pengklasifikasian iklim yang spesifik tetap menggunakan data unsur iklim sebagai landasannya, tetapi hanya memilih data unsur-unsur iklim yang berhubungan dan secara langsung mempengaruhi aktivitas atau objek dalam bidang-bidang tersebut

Tujuan Klasifikasi Iklim

—  menetapkan pembagian ringkas jenis iklim ditinjau dari segi unsur yang benar-benar aktif terutama presipitasi dan suhu, Unsur lain seperti :

            1.angin

            2.sinar matahari

            3.perubahan tekanan ada kemungkinan merupakan unsur aktif dan tujuan khusus

Macam-macam klasifikasi iklim :

                        Berdasarkan Cara Penentuan Kriteria Klasifikasinya, maka klasifikasi iklim dapat dibagi menjadi :

1. Klasifikasi Iklim Secara Genetik

2. Klasifikasi Iklim Secara Empirik

Faktor-faktor Iklim Penyebab Klasifkasi iklim secara genetik :

1. Aliran massa udara

2. Zona-zona angin

3. Benua dan lautan

4. Perbedaan penerimaan radiasi surya

1. Klasifikasi Iklim Secara Genetik

A. Klasifikasi iklim menurut daerah penerimaan radiasi surya klasifikasi iklim menurut ahli yunani kuno ( yang pertama &  paling sederhana ), membagi bumi menjadi 5 wilayah :

—  Tropika

—   2 iklim subtropika

—   2 iklim kutub