HIDROLOGI

            Linsley (1975) mendefinisikan hidrologi sebagai bagian dari geografi fisik yang membahas air di bumi dengan penekanan khusus pada distribusi, sifat-sifat, fenomena, terdapatnya air di bumi, deskripsi bumi dalam hubungannya dengan air dan efek fisik dari air di bumi serta hubungannya antara air dengan kehidupan di bumi. Secara singkat hidrologi juga merupakan ilmu yang mempelajari air dari segi kuantitas, kualitas, gerakannya, terdapat dimana dan distribusinya.

            Untuk mengetahui kuantitas air dapat diketahui dengan menggunakan rumus matematis dan satuan ukur. Melalui kandungan konsentrasi kimia yang ada di air (42 unsur dalam air) kita dapat mengetahui kualitas air. Sedangkan gerakan air menurut hokum Darcy yaitu air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah

            Air terdapat pada formasi aquifer. Distribusi air di permukaan bumi tidak sama/berbeda di tiap titik, hal ini disebabkan oleh 2 variabel, yaitu:

·      Variabel alam

-          Curah hujan,

-          Batuan

-          Vegetasi

·      Variabel manusia

-          Perusakan alam

-          Pembangunan di lahan tinggi (limpasan air lebih besar daripada infiltrasi air selanjutnya terjadi kekeringan, erosi dan banjir).

Menurut Arthur dan Strahler (1987) total simpanan air di bumi dinyatakan dalam persen, terdiri dari :

-          Air yang terdapat di laut 97,2 %

-          Air padat/salju 2,15 %

-          Air tanah 0,62 %

-          Air di atmosfer 0.001 %

-          Air di sungai 0,0001 %

Siklus Hidrologi

            Menurut Linsley (1975) siklus hidrologi adalah suatu gerakan air laut ke udara yang kemudian jatuh ke permukaan tanah lagi sebagai air hujan atau bentuk presipitasi lain dan akhirnya mengalir ke laut kembali.  Ada 3 siklus hidrologi, yaitu :

1.      Siklus pendek yaitu air laut mengalami proses penguapan atau evaporasi, kemudian hasil penguapan ini berkumpul membentuk awan di atmosfer, kemudian awan tersebut mengalami titik jenuh atau kondensasi sehingga menjadi hujan yang selanjutnya langsung jatuh ke laut (tidak banyak mengalami limpasan, cepat kembali ke laut).

2.      Siklus sedang yaitu air laut mengalami proses penguapan/evaporasi, hasil evaporasi ini mengumpul di atmosfer membentuk awan yang kemudian mengalami kondensasi sehingga menjadi hujan.

3.      Siklus panjang yaitu air laut menguap karena adanya radiasi matahari, dan awan yang terjadi oleh uap air, bergerak di atas daratan berhubung didesak angin.

EVAPORASI DAN EVAPOTRANSPIRASI

            Evaporasi yaitu proses perubahan wujud zat cair menjadi gas (uap) akibat factor pemanasan, besar kecilnya evaporasi yang dipengaruhi factor alam dan factor buatan.

·      Factor alam

-          Matahari sebagai sumber  energy

-          Letak lintang yaitu sudut datang sinar matahari dan luas dataran

-          Jenis vegetasi/penggunaan lahan

-          Ketersediaan air (bersifat fisik dan kimiawi)

-          Factor topografi

           Semakin kasar permukaan, maka evaporasi semakin bervariasi (banyak kuantitas), tapi jika semakin halus permukaan maka evaporasi semakin seragam (sedikit kuantitas).

-          Temperature

·      Factor buatan

-          Mahluk hidup/manusia, misalnya banyaknya hutan yang ditebang oleh manusia

Kecepatan proses evaporasi atau penguapan akan berubah-ubah menurut warna dan sifat pemantulan permukaan. Menurut Soemarto (1987) di daerah yang beriklim sedang dan lembab, kehilangan air lewat evaporasi dapat mencapai 60 cm per tahun dan kira-kira 45 cm per tahu lewat evaporasi permukaan tanah. Untuk daerah yang beriklim kering seperti di Negara Arab proses evaporasi sangat besar berkisar 200 cm per tahun. Perbedaan ini terjadi karena antara bulan basah dengan bulan kering perbedaannya jauh atau boleh dikatakan bulan kering lebih panjang daripada bulan basah atau tidak ada curah hujan dalam waktu lama.

            Transpirasi yaitu proses berkurangnya air yang disebabkan oleh diserapnya air oleh tanaman. Manurut Linsley (1975) factor-faktor yang mempengaruhi jumlah kadar air yang hilang akibat transpirasi yaitu :

-          Ketersediaan air yang cukup

-          Factor iklim seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin dan tekanan udara.

-          Tipe dan cara kultivasi (besar kecilnya stomata daun) tumbuh-tumbuhan

Pengukuran Evaporasi dan Evapotranspirasi

1.      Atmometer merupakan suatu alat untuk mengukur evaporasi dari permukaan basah yang dibakukan. Atmometer ada  2 model, yaitu:

a.       Atmometer Piche yang terdiri atas gelas (tabung) yang diberi skala dengan bagian bawahnya diisi dengan air.

b.      Atmometer Livingstone yang merupakan bola perselin berpori, diisi dengan air untuk memberikan muka evaporasi

2.      Panci Evaporasi merupakan peralatan yang paling sering dipakai yang terbuat dari besi baja berbentuk lingkaran dan memiliki skala

Jika suhu air di panci dan di danau diukur maka sebagian factor pengaruh evaporasi dapat dibuat formulanya :

Menurut Soemarto (1987) formula di atas terdiri dari parameter-parameter, sebagai berikut :

           E panci        =    evaporasi dari panic

           E danau      =    evaporasi dari danau

           e_{s panci}              =    tekanan uap jenuh pada suhu air tertentu di panci

           e_{s danau}              =    tekanan uap jenuh pada suhu air tertentu di danau

           e                  =    tekanan uap udara di atas air

           U                 =    kecepatan angin

           C                 =    konstanta

Formula di atas masih bisa disederhanakan apabila konstanta C dan fungsi angin pada panic dan danau itu sama, maka formulanya menjadi :

AIR TANAH

1.   Pengertian dan sumber air tanah

            Todd (1980) mendefinisikan air tanah sebagai air yang terdapat dalam tanah yang menempati ruang-ruang antara butir-butir tanah di dalam retak-retak dari batuan. Air tanah merupakan sumber daya penting dalam penyediaan air di seluruh dunia. Karena air tanah memilki kegunaan untuk  irigasi, industri, pertanian, domestik (mencuci, memasak, dll) dan air minum.

Asal-usul air tanah dapat dibagi menjadi 4, yaitu:

a      Air juvenile

Air juvernile ini merupakan air baru yang ditambahkan pada titik kejenuhan dari kerak bumi yang dalam. Berdasarkan sumber spesifiknya air juvernile dibagi mejadi 3, yaitu:

ü  Air magmatik : berasal dari dalam/perut bumi

ü  Air gunung api : mengandung unsur belerang yang cukup tinggi

ü  Air kosmik : terbentuk akibat akumulasi air

b     Air meteorik

Air meteorik ini berasal dari atmosfir dan mencapai titik kejenuhan baik secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung oleh infiltrasi pada permukaan tanah dan dengan cara kondensasi uap air. Sedangkan secara tidak langsung oleh rembesan, dimana kemiringan muka air tanah menyusup di bawah air permukaan kembali dari enfluent dari danau, sungai, saluran buatan dan lautan.

c      Air metamorphic

Air metamorphic merupakan air yang diremajakan akibat proses pelapukan.

d     Air connate

Air connate merupakan air yang tidak nampak di permukaan melainkan air yang terjebak pada beberapa batuan sendimen atau gunung berapi pada saat terbentuknya material tersebut.

2.   Terdapatnya air tanah

            Air tanah berada pada formasi geologi yang tembus air (permeable) yang dikenal sebagai akifer (aquifers). Formasi impermeable yang mungkin dapat berisi air tetapi tidak mempunyai kemampuan untuk memindah atau mentransit air dalam jumlah cukup dikenal dengan istilah aquiclude. Formasi geologi yang tidak dapat menerima air maupun meneruskan air dikenal dengan istilah aquifuge.

            Akifer ditemukan pada sejumlah lokasi seperti : deposit, glasial, pasir, kerikil, kipas alluvial dataran banjir dan deposit delta pasir. Aquiclude bersifat semi impermeable (bias menerima tetapi tidak bias melepas) dikarenakan struktur (ada struktur tidak lolos air) dan kapiler.

            Porositas adalah banyaknya air yang dapat ditampung oleh batu melalui pori - pori batu. Poros : bisa menerima air sejumlah a dan bisa melepas air sejumlah a. Porositas juga dapat diartikan sebagai ukuran dari rongga – rongga yaitu perbandingan volume benda dibanding volume keseluruhan.

                                      

Dimana :

               : porositas (%)

            W   : volume rongga

            V    : volume tanah/batuan

Zone of aeration adalah zone dimana air hujan jatuh di atas tanah kemudian mengalami infiltrasi akan menembus suatu lapisan dimana rongga-rongga di dalam tanah belum berisi air tetapi sebagian rongga-rongganya masih berisi udara. Air yang mengisi zone jenuh dikenal dengan istilah air tanah (groundwater). Sedangkan air yang berada pada zone of aeration dikenal dengan istilah air suspense (suspended water/vadose water). Pada zone of aeration dibagi dalam 3 zone yaitu:

a.    Zone air dangkal (soil water zone)

Zone ini merupakan tempat akumulasi akar tanaman dan ada gaya osmotik. Tanah di zone ini berada dalam keadaan tidak jenuh. Zone ini dimulai dari permukaan tanah sampai ke zone akar utama. Tebalnya zone ini beragam menurut jenis tanaman dan jenis tanah.

b.   Zone antara (intermediate vadose zone)

Zone ini merupakan zone tanaman tahunan yang akar tanamannya hanya sebagian dan terdapat gaya osmotik. Zone ini berada di antara batas bawah dari zone air dangkal sampai batas atas dari zone kapiler. Zone ini berguna untuk memungkinkan mengalirnya air ke bawah.

c.    Zone kapiler (capillary zone)

Pada zone ini sudah tidak terdapat akar tanaman dan terdapat pengaruh gaya kapiler dan gaya gravitasi. Berada antara permukaan air tanah sampai batas kenaikan kapiler  dari air. Jika ruang porinya dapat diandaikan sebagai pipa kapiler dengan kenaikan kapiler hc, maka dapat dihitung keseimbangan antara tegangan permukaan dari air dan berat air yang naik.

         Dimana :

   h_c         : kenaikan kapiler

   T          : tegangan muka untuk air (T  = 0,074 gram/cm)

   r           : jari-jari kapiler

            : berat jenis air (air  = 1 gram/cm)

           : sudut maniskus air dengan dinding kapiler

Pada zone aeration ini juga terdapat 3 kelompok gerakan air yaitu :

a.       Air dangkal (soil water) terjadi apabila terdapat hujan atau irigasi maka gerakan air ke bawah masuk ke zone antara (intermediate zone)

b.      Air gravitasi ( gravitational water) merupakan kelebihan air dangkal yang mengalir lewat sela-sela butir tanah di bawah pengaruh gravitasi.

c.       Air kapiler (capillary water) merupakan lapisan tipis merata di sekelilingnya partikel-partikel tanah.

Ersin Seyhan (1975) mengelompokan akifer menjadi empat katagori, yaitu :

1.   Akifer tidak tertekan

Akifer ini disebut juga akifer bebas, feratik atau non artesis. Batas atas akifer ini adalah muka air tanah, kelengkungan dan kedalaman muka air tanah beragam tergantung pada kondisi –kondisi permukaan tanah.

2.   Akifer tertekan

Akifer ini sering disebut artesian aquifer atau pressure aquifer. Dimana air tanah tertutup antara 2 strata yang relatif kedap air. Airnya berada di bawah tekanan dan bagian atasnya dibatasi oleh permukaan piezometrik.

3.   Akifer melayang

Merupakan khusus dari akifer tak terbatas yang terjadi dimana tubuh air tanah dipisahkan dari tubuh utama air tanah oleh stratum yang relatif kedap air dengan luas yang kecil.

4.   Akifer semi tertekan

Akifer ini merupakan khusus dari akifer bertekanan yang dibatasi oleh lapisan –lapisan semi permeable.

Saturated zone bila air masuk maka air pertama-tama melekat pada partikel butir tanah. Lekatan ini sangat kuat karena gaya tarik antar molekuler, jadi air yang melekat ini mampu melawan gravitasi. Ukuran untuk air yang melekat ini dikenal dengan istilah specific retention. Specific retention merupakn perbandingan antara volume air yang melekat dengan tanah dikali 100%.

Dimana :

     S_r     : specific retention

     W_r   : volume air  yang melekat

     V     : volume tanah

Specific yield merupakan perbandingan antara volume yang dapat dilepaskan dengan volume tanah dikali 100%

Dimana:

     S_y    : specific yield (%)

     W_y   : volume air yang dapat lepas

     V     : volume tanah

Penjumlahan antara volume air yang dapat lepas dengan volume air yang melekat sama dengan volume rongga.

                                   

Kombinasi kedua formula diatas dapat diperoleh formula baru :

3.   Gerakan air tanah

Gerakan air tanah pad dasarnya terus menerus tidak berubah, karena gerakannya dipengaruhi oleh prinsip – prinsip hidrolika yang tersusun baik. Hukum Darcy yaitu volume air yang bergerak melalui medium yang poris pada hakekatnya berbanding lurus terhadap tekanan tetapi berbanding terbalik dengan lebar/panjang medium yang dilaluinya.

Eksperimen yang telah dilakukan oleh Darcy dapat  pula diperiksa dengan melakukan percobaan mengalirkan air dengan debit sebesar  Q lewat silinder berpenampang melintang A yang di isi pasir dan mempunyai dua buah pipa piezometer berjarak L antara satu dengan lainnya.

Dimana :

P₁ dan P₂         : tekanan

g                      : percepatan gravitasi

Y                     : berat jenis benda cair

Z₁ dan Z₂         : alevasi

h₁                      : kehilangan energi

Share: