Kamis, 18 Februari 2010

Hidrologi Merupakan suatu siklus penguapan (evaporasi), dimana hidrologi mengkaji seluruh air yang ada di bumi

BAB I PENGANTAR HIDROLOGI
Pengertian
Adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari seluruh air yang ada di bumi.
Dafinisinya : ilmu yang mempelajari tentang asal-usulnya, prosesnya, siklusnya, peredaran, distribusinya, sifat fisik dan kimianya serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungannya dengan kehidupan manusia.

Referensi :
1. Hidrologi Teknik ; CD soemanto
2. Hidrologi Untuk Pengairan ; suyono sosrodarseso
3. Analysis Hidrologi ; sri suharto
4. Open Channel Hydrolies ; vent e chow
5. Water Roserness Energenering ; k. linsky
6. Limnologi ; sugang mentopo
7. Pengantar Hidrologi ; yuswianto (diktat)

Cabang-cabang hidrologi :
1.Hidrometeorologi
2.Potamologi
3.Geohidrologi
4.Limnologi = air didanau
5.Oceanologi = untuk mengkaji air laut
6.Cryologi = untuk engkaji air es
7.Hidrometri = pengukuran air didalam/di luar
8.Siklus, Distribusi
9.Water Quanlity/ kuantitas air
Pengertian
1. Potamologi : ilmu yang mempelajari air dipermukaan tanah.
2. Geohidrologi (groundwater hydrology): ilmu yang mempelajari terdapatnya, distribusinya dan gerakan air didalam tanah.
3. Limnologi : ilmu yang mempelajari air di danau
4. Hidrometeorologi : ilmu yang mempelajari hubungan antara unsur-unsur meteorology dengan siklus hidrologi. Tekanannya hubungan timbal balik
5. Hidrometri : ilmu yang mempelajari tentang cara pengukuran air, baik dipermukaan dalam tanah maupun di atmosfer.
6. Oceanologi : ilmu yang mempelajari air dilaut
7. Kryologi : ilmu yang mempelajari tentang air es (kutub)


BAB II HIDROMETEOROLOGI
Pengertian
Adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara unsur-unsur meteorology dengan siklus hidrologi, tekanannya pada hubungan timbal balik.
Unsur-unsur meteorology meliputi :
- Presiptasi = hujan
- Evaporasi = penguapan
- Evapotranspirasi = penguapan danau
- Temperature = tekanan / suhu
- Tekana udara = humadity (air)
- Sinar matahari = radiasi / pancaran
- Kecepatan angin

Matahari: Merupakan unsur He = H + t (panas atau energi)
Jelas akan terjadi perubahan temperatur (to) naik atau panas udara mengembang dan tekanan udara mengecil (p)
Absorpsi = sebagian sinar matahari yang masuk kedalam tanah
Refeksi = sebagian sinar matahari yang dipantulkan ke udara
Defraksi = sebagian sinar matahari yang dipantulkan kemanusia dan tumbuhan
Panas tidaknya tergantung sudut dating sinar matahari.
Topografi = daerah yang lebih tinggi, lebih tinggi sinar matahari disbanding yang lebih rendah.

Unsur-unsur meteorology:
~ temperature(t)
~ tekanan udara(p)
~ kelembaban udara(b)
~ angin
Hujan (P)
Tebal hujan diukur dalam (mm)
Intensitas diukur dalam (mm/dt), (mm/mt)
I = tebal hujan
Lama hujan
Cth ; daerah A ; 15/11/07 = 50 mm
= 8.00 – 9.30 = 6,5 mm/mt = 0,072
1,5 = 90 90
= 6,5 mm/dt = 4,32 mm/jam
90.60

B.Presipitasi (hujan)
Yang perlu diketahui dalam hal ini ada dua macam :
1. Jumlah hujan, satuannya mm atau cm
2. Intensitas hujan. Yaitu jumlah curah hujan persatu- satuan waktu, satuannya: mm/det, mm/jam, cm/dt, cm/jam.

DERAJAT HUJAN INTENSITAS CURAH HUJAN (mm/menit) KONDISI
Hujan sangat lemah < 0,02 Tanah agak basah (sedikit) Hujan lemah 0,02 – 0,05 Tanah menjadi basah semuanya tetapi sulit membuat puddel Hujan normal 0,05 – 0,25 Dapat dibuat puddel dan bunyi curah hujan kendengaran Hujan deras 0,25 – 1 Air tergenang diseluruh permukaan tanah dan bunyi curah hujan kedengaran dari genangan Hujan sangat deras > 1 Hujan seperti ditumpahkan. Saluran dan drainase meluap
C.Pengukuran curah hujan
Ada dua cara untuk mengukur curah hujan :
1. Secara manual
Dengan menggunakan alat penakar curah hujan.yaitu, tabung kaca berskala, pada saat melakukan alat ini diletakkan ditempat datar dan syaratnya;
~ tempat datar dan aman
~ merata penempatan dan mudah dijangkau
~ tidak ditempat bayangan hujan
~ tingginya 20-40 cm dan max diamati 3 x 06.00, 12.00, 18.00
2. Secara otomatis
Biasanya pencatatan 1 minggu sekali, tipe alat yang digunakan :
a). Tilting bucket
b). Syphon/Sifon

D.distribusi curah hujan
curah hujan pad suatu wilayah jarang sekali merata apalagi pada wilayah yang luas dan bergunung-gunung. Adapun faktor yang mempengaruhi distribusi hujan adalah:
1. Lattitude (letak lintang)
2. Altitude (ketinggian dari permukaan laut)
3. Posisi pada daerah yang luas
4. Jarak dari sumber penguapan
5. Topografi (adanya gunung yang menghalangi curah hujan)
6. Angin
7. Temperatur (laut dan tanah)

Ada tiga cara untuk memperkirakan hujan wilayah(rainfall), berdasarkan data curah hujan local.
1.Cara rata-rata Aljabar (arithmatik mean methiods)
Syarat data curah hujan yang di hitung dengan cara ini adalah:
a).daerah cukup datar (elevasi atau ketinggian tempat masing-masing titk relative sama )
b).jarak antar stasiun hampir sama
c).curah hujannya seragam

RUMUS :
P = 1/n (PA + PB + PC...Pn)n
P = rata-rata curah hujan (mm)
n = jumlah stasiun
PA,PB,PC = curah hujan masing-masing stasiun (mm)

2.Cara Polygon Thiesen
Jika penyebaran titik pengamatan di daerah bersangkutan tidak merata. Cara ini memperhitungkan luas daerah yang diwakili oleh masing-masing stasiun tersebut. Sebagai faktor pembanding dalam menghitung curah hujan rata-rata. Dengan menarik garis hubung antara masing-masing stasiun dan menarik sumbunya, dan garis inilah merupakan batas pengaruh masing-masing stsiun curah hujan.
RUMUS :
P = P1. AI + P2. AII + P3. AIII….+Pn. n
AI + AII + AIII …..An

3.Cara Isohyet
Adalah garis yang menghubungkan tempat yang mempunyai curah hujan tinggi yang sama. Caranya adalah dengan membuat peta Isohyet dan menghitungnya dengan mengalikan curah hujan rata-rata diantara kontur kemudian di jumlahkan dan dibagi dengan luas seluruh daerah.
RUMUS :
P = (P1 + P2) + A1(P2 + P3) + A2(P3 + P4) + A3(P4 + P5)A4
2 2 2 2
A1 + A2 + A3 + A4

E.Mengisi data curah hujan yang hilang
Metode yang dipakai adalah
1.Normal rasio method
RUMUS :
Px = 1 n-1 ( Nx P1+ Nx P2 + ……. Nx Pn-1
3 N1 N2 Nn-1
Ket :
Px = tebal hujan diperkirakan pada stasiun x (mm)
Nx = hujan tahunan normal pada stasiun x (mm)
N1, N2,…Nn-1 = hujan tahunan normal pada stasiun 1,2,…n
P1, P2,…Pn-1 = hujan pada saat yang sama dengan hujan yang diperkirakan pada stasiun 1, 2,….n

Mengukur luas penampang
Mid section menthod
1.Pengukuran debit aliran
Q = A . V – kecepatan
Alatnya = carrent mean
Pada kedalaman 0,6m => VS = V0,5 dengan 1 titik.
Pada kedalaman 2m => VS = ½ ( V0,4 + V0,6 ) dengan 2 titik.
Pada kedalaman 5m => VS = 1/3 ( V0,25 + V0,5 + V0,75 ) dengan 3 titik.

2.floating menthod
Q = A . V => U = K . U
=> A . K U
U = L / t
K = 1 – 0,166
√ 1 – 2 – 0,1
X = h /d = 10cm /1cm
X = 0,1 /1 = 0,1
Jarak = 20 m U = 20 /2 = 10 m

BAB III EVAPORASI
Pengertian
Adalah proses pertukaran melalui molekul air di atmosfer atau peristiwa berubahnya air atau es menjadi uap di udara.
Penguapan terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara di permukaan tanah menjadi jenuh dengan uap air.
Proses evaporasi terdiri dari dua peristiwa yang berlangsung :
1.Interface evaporation, yaitu transformasi air menjadi uap air di permukaan tanah. Nilai ini tergantung dari tenaga yang tersimpan.
2.Vertikal vapour transfers, yaitu perpindahan lapisan yang kenyang dengan uap air dari interface ke uap (atmosfer bebas).
Besar kecilnya penguapan dari muka air bebas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
1. Kelembaban udara (semakin lembab semakin kecil penguapannya)
2. Tekanan udara
3. Kedalaman dan luas permukaan, semakin luas semakin besar penguapannya
4. Kualitas air, semakin banyak unsur kimia, biologi dan fisika, penguapan semakin kecil.
5. kecepatan angina
6. Topografi, semakin tinggi daerah semakin dingin dan penguapan semakin kecil
7. Sinar matahari
8. Temparatur
Ada beberapa konsep penting :
1. Transpirasi, yaitu proses hilangnya air dalam tumbuhan akibat penguapan melalui stomata daun.
2. Evapotranspirasi, yaitu penguapan yang terajdi pad permukaan air, tanah, maupun tumbuhan air pada suatu DAS
3. Potential evaporation, yaitu jumlah penguapan persatu-satuan luas dan waktu yang terjadi pada keadaan atmosfer saat itu, apa bila tersedia cukup air.
4. Actual evaporation, yaitu jumlah penguapan persatu-satuan luas dan waktu yang benar-benar terjadi pada saat itu.
5.Potential evapotranspiration, yaitu jumlah penguapan yang berasal dari tumbuhan, tubuh air, permukaan tanah dalam keadaan jenuh pada kondisi iklim saat itu (syarat air yang tersedia berlebihan).
6.Actual evapotranspiration, yaitu jumlah penguapan yang berasal dari tumbuhan,tubuh air, permukaan tanah dalam keadaan jenuh yang benar-benar terjadi pada saat itu.

B.pengukuran evaporasi, evapotransporasi dan transpirasi
Pengukuran penguapan muka air bebas dapat dapat dilakukan dengan Atmometer, evaporation pan, ataupun dengan water balance analysis, sedangkan pengukuran evaporasi dapat dilakukan dengan phytometer, Lhysimeter maupun dengan water budget suatu plot atau suatu DAS.

Pengukuran secara langsung :
1.Atmometer
Piche Atmometer berupa sebuah bejana kaca berskala yang berisi air dan tertutup dengan kertas kain. Maka air yang hilang dari bejan meruakan banyaknya evaporasi.
2.Evaporation pan
Jenis evaporation pan adalah :
a).class evaporasi pan
pan ini terbuat dari logam berbentuk bejana dengan garis tengah 4 feet & ditanam kedalaman 10 inci. Dipasang diatas rangka kayu setingi 6 inci dari permukaan tanah. Maksudnya untuk mengurangi turbulensi angina yang mempengaruhi tingkat penguapan, alat ini mempunyai koefisien 0,6-0,8
……………………………………
b).Colorado sunken pan
alat ini ditanam kedalam tanah dengan maksud pengaruh tanah terhadap penguapan jenis pen ini mempunyai nilai koefisien 0,75-0,86.
……………………………………
c).Six foot sunken pen
merupakan modifikasi dari Colorado sunken pen, hanya beda dalam ukuran bejananya. Jenis pen ini mempunyai koefisien 0,9-0,94
………………………………
d).Floating pen
pen ini diapungkan dalam air genangan (dalam body air). Untuk memasukkan pengaruh massa ari. Jenis pen ini, sulit dalam pemasangan dan pengisiannya apalagi kalau da angina kuat dan timbul gelombang maka percikan air akan mempengaruhi ketelitian pengukuran.

3.Neraca air
Pengukuran langsung besarnya penguapan dapat pula dilakukan perhitungan keseimbangan air (water balance) cange of storage.
I = Q + E +∆S
E = I – Q - ∆S
E = I – (Q+∆S)
RUMUS: E = I – Q - ∆S
Ket:
E = Penguapan
I = Aliran masuk(inflow)
∆S = Perubahan simpanan air(dalam DAS)
Q = Air keluar(outflow)
Untuk perhitungan waterbalance suatu daerah dengan luas jenis dan sifat tanah tertentu dpat dilakukan dengan sebuah plot yang representatif disebut lhysimeter. Jumlah air yang masuk, keluar, serta perubahannya dalam bejana dapat diamati dengan teliti sehingga besarnya evapotranspirasi dapat dihitung. Khususnya untuk pengukuran transpirasi digunakan alat phytometer. Prinsip pengukuran ini adalah menanam tumbuhan dalam plot dan seluruh permukaan tanah ditutup. Sehingga tidak memungkinkan terjadinya penguapan dari permukaan tanah.

Maka kehilangan air yang terjadi adalah transpirasi
Cara pengukurannya :
- pot ditimbang
- pot dan tanah basah ditimbang
- kemudian tanah dikeringkan
pengukuran secara empiris
rumus empiris untuk mengukur evaporasi antara lain:
rumus turk(hasil percobaan)
E = P.t
√0,9 + (P/1)2

BAB IV INFILTRASI
Infiltrasi adalah proses meresapnya air kedalam tanah melewati permukaan tanah.
Beberapa konsep penting adalah :
1.Kapasitas infiltrasi, yaitu kecepatan infiltrasi maksimum yang tergantung dari sifat permukaan tanah.
2.Kecepatan infiltrasi, yaitu (infiltrasi nyata/actual infiltration). Yaitu suatu infiltrasi yang benar-benar terjadi saat itu.
3.Field capacity (kapasitas lapang), yaitu besarnya kandungan air maksimum yang dapat ditahan tanah terhadap gaya grafitasi. Sering disebut dengan porositas.
4.Soil moisture deficiency. Yaitu jumlah kandungan air yang masih diperlukan untuk membawa tanah pada field capacity.
5.Permeability, yaitu kemampuan tanah untuk meloloskan air.
B.Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi nyata

Ada 3 faktor yaitu:
1.sifat-sifat permukaan tanah(lapisan tanah)
2.sifat transmisi lapisan tanah(ilmu tanah)
3.pengapusan dari kapasitas penampungan(depletion of storage of capacity)

1.sifat permukaan tanah
a).kecepatan tanah.
Permukaan tanah semakin padat infiltrasi semakin kecil. Pada tanah yang ditumbuhi tanaman nilai infiltrasi lebih besar dari pada tanah terbuka.

b).sifat dan jenis tanaman.
Sifat tanaman, jenis dan kerapatan dapat mempengaruhi infiltrasi. Hal ini disebabkan :
1>.akar tanaman dapat menyebabkan struktur tanah semakin gembur.
2>.tanama dapat menghambat aliran air permukaan, air hujan yang jatuh, sehingga waktu tinggal lebih lama dan infiltrasinya akan lebih benar.
3>.pemadatan yang disebabkan oleh hantaman butir-butir air hujan.
4>.cara bercocok tanam.

2.sifat transmisi lapisan tanah.
Lapisan tanah adeal oleh para ahli dibagi menjadi 4 lapisan yaitu:
a).lapisan atas tanah yang mengandung bahan organic.
b).lapisan dibawah a yang merupakan tempat akumulasi bahan koloid. Dan ketebalan menetukan besarnya infiltrasi.
c).di sebut sub soil, yaitu lapisan dibawah b yang terdiri dari weatered perent material(material induk yang melapuk,dan tergantung iklim)
d).disebut juga bedrock, batuan induk yang tidak dapat mengandung air.
Kemampuan dari masing-masing lapisan ini ada yang bisa meloloskan air dan yang tidak

3. penguapan dari kapasitas penampungan
Jumlah air yang terinfiltrasi kedalam tanah tergantung dari porositas tanah. Kemungkinan lapisan atas tanah besar, sehingga pada menit awalnya besar akan tetapi pori lapisan tanah atas penuh air. Selanjutnya tergantung pada kecepatan pemindahan air dari lapisan tersebut ke lapisan lebih awal.

C.kecepatan infiltrasi (f)
Besarnya kecepatan infiltrasi nyata (actual infiltrastion rate) lebih kecil atau sama dengan kapasitas infiltrasinya(fp).
Jika intensitas curah hujan > fp (kapasitas infiltrasinya) maka kecepatan infiltrasi besar pada permukaan tanah. Cepat berkurang mendekati konstan (fc). Jika intensitas curah hujan ( I ) < fp, maka penurunan f akan terjadi tetapi lebih lambat. Jika hujan tidak kontinyu maka kapasitas infiltrasi akan kembali sampai terjadi ujan berikutnya.

D.pengukuran infiltrasi
Air hujan jatuh dipermukaan tanah sebagian menjadi aliran permukaan, sebagian diuapkan kembali, dan sebagian meresap kedalam tanah. Karena demikian infiltrasi merupakan mata rantai dalam proses hidrologi. Sebab potensi air tanah sangat ditentukan oleh besarnya infiltrasi untuk itu perlu diketahui dengan pengukuran .
Ada 3 alat dan cara untuk mengukur infitrasi yaitu:
1.Double ring inviltrometer
Prinsip pengukuran dengan alat ini adalah dengan menanam dua buah pipa besi berdiameter 30-60 cm. alat ini ada 3 bagian dan ring yang kecil didalam ring yang besar dan ditanam kedalam tanah sedalam 15 cm. kemudian di selanya kedua ring dijenuhkan dengan air dan pada lingkaran yang kecil di isi dengan air dan diukur setiap penurunanya dari waktu-kewaktu.
Dengan rumus:
F = fc + ( fo - fc)e-kt
Ket:
F = kapasitas infiltrasi pada waktu t satuannya cm/hari, cm/jam
fo = kondisi awal rata-rata dari kapasitas infiltrasi dalam cm/hari, cm/jam
e = bilangan napier 2,178
k = bilangan konstanta
t = waktu mulai pengisian air
fc nilai limit dari kapasitas infiltrasi dalam cm/hari
2.Rain simulator
Cara ini dilakukan dilaboratium inviltrasi dalam cm/hari
3.Analisa hidrologi
Hidrologi adalah aliran dalam suatu out let dipisahkan aliran dasarnya (base flow) dan aliran lansungnya (direct flow). Maka perbedaan antara hujan dan aliran langsungnya merupakan nilai infiltrasi dengan catatan nilai evaporasi dianggap konstan.

BAB V POTAMOLOGI
Pengertian
Potamologi adalah ilmu yang mempelajari air yang mengalir dipermukaan tanah yang meliputi air hujan yang telah mencapai permukaan tanah hingga air tersebut menjadi aliran sungai (run off).
Beberapa konsep penting adalah ;
1.Depressian storage, yaitu bagian air hujan yang mengisi legokan kecil pada permukaan tanah.(cekungan yang menampung air)
2.Surface detention, yaitu kondisi air hujan baik dipermukaan tanah maupun dilegokan tanah sesaat sebelum mengalir, terjadi karena gaya antar molekul air dengan air dan molekul tanah dengan air. ( gaya kohesi dan adesi) grafitasi.(jumlah air yang ditampung sebelum masuk kedalam tanah).

3.Overlownd flow, yaitu gerakkan air hujan yang jatuh dipermukaaan tanah sebelum masuk kedalam saluran. Seperti limpasan di aspal.
4.Serface retention /surface storage /initial detention, yaitu bagian air hujan yang tidak inviltrasi selama dan sesudah air berlangsun. Surface detention ini terdiri dari depression storage dan evapotranspirasi selam hujan berlangsung. (air yang menghilang atau tidak masuk kedalam tanah)
5.Sub surface runoff /sub surface runflow /inter flow seepage, yaitu bagian dari air hujan yang telah masuk kedalam tanah (inviltrasi) dan mengalir secara lateral melalui horizon atau lapisan tanah.

B.sungai
Macam-macam sungai berdasarkan kontinyuitas alirannya :
1.sungai pereneal, yaitu sungai yang alirannya mengalir sepanjang tahun. Karena di sebabkan permukaan sungai lebih rendah dari permukaan anak sungainya
2.sungai intermitten, yaitu sungai pada waktu hujan ada airnya sedangkan waktu kemarau kering.
3.sungai ephemeral, yaitu sungai yang mengalir hanya sesaat setalah hujan.

C.faktor-faktor yang mempengaruhi runoff
1.Total runoff
a).iklim, yang paling penting adalah jumlah hujan dan evapotranspirasi.
2.Kondisis DAS
a).luas DAS
DAS semakin luas daya tangkap terhadap hujan semakin besar sehingga debit sungainya juga semakin besar.
b).rata-rata ketinggian DAS
tinggi rendah suatu DAS terhadap permukaan dilaut berkaitan dengan jumlah hujan. Semakin tinggi DAS curah hujan semakin tinggi.

D.Distribusi runoff
Factor yang mempengaruhi distribusi runoff
1.Faktor klimatologi dan meteorologi
a).presipitasi
~ tipe hujan
~ intensitas
~ lama hujan
~ distribusi hujan wilayah
~ distribusi waktu
~ arah gerakkan angin
~ frekuensi kejadian
~ factor hujan sebelumnya
b).meteorologi

~ sinar matahari
~ temperature
~ kelebaban udara
~ tekanan udara
~ kecepatan angin
2.DAS
a).Topografi :
~ bentuk DAS
~ kemiringan DAS
~ luas DAS
b).Geologi
c).Tipe tanah
d).Vegetasi
3.Faktor manusia

Metode pengukuran debit
1.Slope area method
Q = A . V
V = 1/n . R2/3 .S1/2
Q = debit m3/ dt
A = luas penampang m2
V = kecepatan aliran m/dt
R = radius hidrolik
P = parameter basah (m)
S = kemiringan garis energi (slope)
n = koefisien kekasaran minning
S1 = beda tinggi dibagi jarak
2.floating velocity method
Q = A . V
U = K . U
U = L/T
K = 1-0,166 √ 1 – a – 0,1
a = h/d
keterangan;
Q = debit aliran (m3/ dt)
A = luas penampang saluran m2
V = kecepatan aliran m/ dt
K = konstanta
h = tinggi pelampung yang masuk kedalam air mm
d = kedalaman air
L = jarak yang ditempuh pelampung (m)
T = waktu yang dibuthkan pelampung untuk mencapai jarak L (titik pengamatan/ dt)