BELAJAR SAMBIL MENGAJAR

waja sampai ka

BAB I
DEFINISI HIDROLOGI
DAN
RUANG LINGKUP KAJIAN HIDROLOGI


DEFINISI HIDROLOGI

Hidrologi adalah ilmu yang berkaitan dengan air bumi, terjadinya, peredaran dan agihannya, sifat-sifat kimia dan fisikanya, dan reaksi dengan lingkungannya, termasuk hubungannya dengan makhluk-makhluk hidup (International Glossary of Hidrologi, 1974).

Hidrologi adalah suatu ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang kejadian, perputaran dan penyebaran air di atmosfir dan di permukaan bumi serta di bawah permukaan bumi (Soewarno, 1991).

Hidrologi merupakan cabang geografi fisik yang mempelajari air dan perairan di daratan dengan sorotan khusus :
1. Kejadian dan sumber-sumber air
2. Sifat-sifat (kuantitas dan kualitas) air
3. Distribusi air menurut ruang dan waktu
4. Mempelajari pengaruh air terhadap daratan
5. Hubungan air dengan kehidupan

RUANG LINGKUP
1. Pengukuran data hidrologi
2. Diskripsi mencakup asal kejadian, sifat dan distribusinya
3. Analisa data untuk pengembangan model hidrologi
4. Aplikasi hidrologi untuk memecahkan masalah praktis (seperti penyediaan air, banjir dan kekeringan)

CABANG-CABANG HIDROLOGI

Potamologi
Ilmu yang mempelajari air permukaan
Limnologi
Ilmu yang mempelajari danau
Geohidrologi
Ilmu yang mempelajari air tanah
Criologi
Ilmu yang mempelajari salju dan es
Hidrometeorologi
Ilmu yang mempelajari hubungan antara hidrologi dan meteorologi

SIKLUS HIDROLOGI DAN UNSUR-UNSUR KAJIAN HIDROLOGI
 Siklus hidrologi dan neraca air (Sosrodarsono dan Takeda,1976)



 Daur Hidrologi DAS (Chorley, 1969)

Siklus hidrologi dan neraca air tiga dimensi

Keterangan :
P = presipitasi Qs = limpasan permukaan
Eo = evaporasi air permukaan bebas Qds = limpasan permukaan langsung
E tanah= evaporasi tanah
E = Evaporasi
T = transpirasi
I = intersepsi
E = infiltrasi
Sm = cadangan lengas tanah
Sg = cadangan air tanah
Ss = cadangan salju
S = cadangan permukaan
Qg = aliran air tanah
Qsm = salju yang melebur


Siklus hidrologi dan neraca air dua dimensi












BAB II
UNSUR-UNSUR METEOROLOGI

PRESIPITASI
Klasifikasi presipitasi
Klasifikasi genetik
 Klasifikasi ini didasarkan atas timbulnya presipitasi
 Ada 3 faktor utama yang menyebabkan terjadinya prespitasi, yaitu:
1. Tubuh udara yang lembab
2. Inti kondensasi (partikel debu, kristal garam, dll)
3. Adanya sarana untuk menaikkan udara yang lembab
 Pengangkatan ke atas dapat berlangsung dengan 3 cara pendinginan, yaitu:
1. Pendinginan siklonik
Terjadi dalam 2 bentuk yaitu :
a. Pendinginan siklonik non frontal
 Terjadi apabila udara bergerak dari kawasan di sekitarnya ke kawasan suatu tekanan rendah
 Udara memindahkan udara bertekanan renah ke atas, mendingin dan menghasilkan pripitasi berintensitas sedang
b. Pendinginan siklonik frotal
 Terjadi apabila massa udara yang panas naik di atas suatu tepi frontal yang dingin
 Laju presipitasi yang terjadi adalah sedang dan sering berlangsung lama
2. Pendinginan orografik
 Terjadi oleh aliran udara samudera yang lewat diatas tanah dan dibelokkan ke atas oleh gunung-gunung
 Sebagian besar presipitasi jatuh pada sisi lereng arah datangnya angin
 Jumlah presipitasi yang sedikit disebut dengan bayangan hujan
3. Pendinginan konvektif
 Terjadi apabila udara panas oleh pemanasan permukaan naik dan mendingin untuk membentuk awan
 Presipitasi ini berlangsung sangat singkat namun berintensitas tinggi.
Klasifikasi bentuk
1. Presipitasi vertikal
 Jatuh di atas permukaan bumi dan diukur oleh penakar hujan, meliputi:
 Hujan: air yang jatuh alam bentuk tetesan yang ikonensasikan dari uap air di atmosfer
 Hujan gerimis: hujan dengan tetesan yang sangat kecil
 Salju: kristal-kristal kecil air yang membeku yang secara langsung di bentuk dari uap air di udara bila suhunya pada saat ondensasi kurang dari 00C.
 Hujan batu es: gumpalan es yang kecil, kebulat-bulatan yang dipresipitasi selama hujan badai
 Sleet: campuran hujan dan salju, disebut juga glaze atau salju basah
2. Presipitasi horizontal
 Dibentuk di atas permukaan bumi dan tidak di ukur oleh penakar hujan
 Es: Salju yang sangat dipadatkan
 Kabut: uap air yang dikondensasikan menjadi partikel-partikel air halus di dekat permukaan tanah (pedut)
 Embun beku: bentuk kabut yang membeku di atas permukaan tanah dan vegetasi, disebut juga embun beku putih atau embun beku saja
 Embun: air yang dikondensasikan sebagai air dipermukaan tanah dan vegetasi yang ingin, terutama pada malam hari, dan menguap pada pagi hari
 Kondensasi pada es dan dalam tanah: kondensais juga menghasilkan presipitasi dari udara basah hangat yang mengalir di atas lembaran es an pada iklim sedang beberapa cm bagian atas tanah
 Faktor-faktor yang mengendalikan keragaman ruang presipitasi (Eagleson, 1970):
1. Garis lintang
2. Ketinggian tempat
3. Jarak-jarak dari sumber air
4. Posisi di dalam dan ukuran massa tanah benua atau daratan
5. Arah angin yang umum (menuju atau menjauhi) terhadap sumber-sumber air
6. Hubungan dengan deretan gunung
7. Suhu nisbi tanah dan samudera yang berbatasan

Pengukuran presipitasi
 Unsur yang mencirikan presipitasi yang jatuh pada suatu titik adalah:
1. Intensitas: jumlah presipitasi yang jatuh pada saat tertentu (mm/menit, cm/jam, dll)
2. Lama hujan: Periode presipitasi jatuh (menit, jam, dll)
3. Frekuensi: mengacu pada harapan bahwa presipitasi tertentu akan jatuh pada suatu saat tertentu
4. Luas areal: Luas areal dengan suatu curah hujan yang dapat dianggap sama
• Pemilihan suatu tipe penakar hujan tergantung pada beberapa faktor (Volker, 1968), yaitu:
1. Dapat dipercaya ketelitian pengukuran
2. Tipe data yang diperlukan (menit, harian,dll)
3. Tipe presipitasi yang akan diukur (adanya salju, tebalnya salju)
4. Dapat iperbandingkan engan penakar hujan lain yang ada
5. Biaya instalansi dan perawatannya
6. Intensitas perawatan
7. Mudahnya perawatan (deteksi kebocoran)
8. Mudahnya pengamatan
9. Gangguan oleh hewan dan manusia


• ALat-alat pengukur presipitasi
1. Penakar hujan bukan pencatat
a. Penakar hujan baku (standar)
b. Penakar hujan penyimpan (atau penjumlah)
c. Penakar hujan searas tanah
d. Penakar hujan acuan internasional
e. RADAR
2 . Penakar hujan otomatik (pencatat)
a. Pemantauan hujan ditanah
1. Penakar hujan otomatik tipe penimbangan
2. Penakar hujan otomatik tipe pelampung
3. Pebakar hujan otomatis tipe ember-tumpah
4. Penginderaan jauh
b. Pemantauan presipitasi dari udara (penginderaan jauh)
1. Kamera
2. Penyaring gambar (Scanner)
3. Radar
4. Radiometri gelombang mikro dan spektrometer gelombang mikro
c. Pemantauan presipitasi dari ruang angkasa (penginderaan jauh)
3. Tipe-tipe penakar presipitasi lainnya seperti untuk pengukuran hujan salju, es, kabut, dan embun

Gambar Penakar hujan
1. Penakar hujan recover

2. Penakar hujan searas tanah

3. Penakar hujan


4. Penakar hujan yang lain

Pemrosesan data presipitasi (Penentuan agihan Kawasan)
• Metode yang digunakan untuk menentukan presipitasi rata-rata di dalam suatu kawasan selama suatu periode tertentu (periode hujan tunggal, bulan, tahun, dll) adalah :
1. Rata-rata aritmetik
 Presipitasi diperoleh dengan menghitung rata-rata aritmetik (hitung) dari semua total penakar hujan di suatu kawasan
 Metode ini sesuai untuk kawasan-kawasan yang datar (rata),
 Sesuai untuk DAS-DAS dengan jumlah penakar hujan yang besar yang didistribusikan secara merata pada lokasi-lokasi yang mewakili
dimana :
R = curah hujan daerah (mm)
n = jumlah titik pengamatan
R1,R2,…,Rn = curah hujan titik pengamatan (mm)

2. Poligon Thiessen
 Bisektor tegak lurus digambarkan melalui garis-garis lurus yang menghubungkan penakar-penakar hujan di dekatnya, dengan meninggalkan masing-masing penakar di tengah-tengah suatu poligon
 Jumlah hasil kali luas poligon dan presipitasi (dari penakar di poligon itu) dibagi dengan luas total untuk mendapatkan presipitasi rata-rata
 Metode ini sesuai untuk kawasan-kawasan dengan jarak penakar-penakar presipitasi yang tidak merata
 Memerlukan stasiun-stasiun pengamat di dan dekat kawasan tersebut
 Penambahan atau pemindahan suatu stasiun pengamt akan mengubah seluruh jaringan
 Metode ini tidak memperhitungkan topografi





dimana:
R = Curah hujan disuatu daerah
R1,R2,…,Rn = Curah hujan dititik pengamatan, n adalah jumlah titik pengamatan
A1, A2,…, An = Luas daerah yang mewakili tiap titik pengamatan
W1,W2,…,Wn = A1/A,A2/A, An/A

3. Poligon dengan tinggi yang dikoreksi
 Metode ini mempertimbangkan letak ketinggian dan distribusi penakar hujan
 Garis-garis tegak lurus digambar dan garis-garis lurus yang menghubungkan penakar-penakar hujan yang berdekatan dan titik tengah

4. Metode isohiet
 Merupakan metode yang paling teliti karena mempertimbangkan sejumlah faktor seperti relief
 Metode ini paling baik digunakan untuk kawasan-kawasan bergunung
 Membutuhkan stasiun-stasiun pengamat di dan dekat kawasan.
 Bermanfaat untuk curah hujan yang singkat
 Peta isohiet digambar pada peta topografi dengan perbedaan (interval) 10 sampai 20 mm berdasarkan data curah hujan pada titik-titik pengamatan di alam dan di sekitar daerah yang imaksud
 Luas bagian daerah antara dua garis isohiet yang berdekatan diukur dengan menggunakan planimeter
 Rumus: R = A1R1 + A2R2 + … + AnRn
A1+A2+…+An
Dimana:
R = Curah hujan daerah
A1,A2,…,An = Luas bagian-bagian antara garis-garis isohiet
R1,R2,…,Rn = Curah hujan rata-rata pada bagian-bagian A1,A2,…,An

5. Persen metode normal
 Presipitasi dinyatakan sebagai persentase presipitasi rata-rata tahunan atau presipitasi rata-rata musiman
 Merupakan metode yang paling baik untuk kawasan-kawasan dengan fisiografi yang tegas
6. Metode kebalikan kuadrat jarak (terbalik)
 Metode ini memasang sistem kisi pada kawasan dan menghitung jumlah curah hujan pada tiap-tiap titik kisi dengan menjumlahkan hasil kali bobot penakar dan curah hujan yang terukur pada penakar-penakar hujan didekatnya.
 Bobot penakar dihitung sebagai fraksi kebalikan kuadrat jarak antara titik dan penakar hujan
 Metode ini berkaitan dengan metode isohiet
 Metode ini diprogramkan dan dapat bekerja dengan komputer.
7. Metode-metode lainnya
 Metode hipsometrik (WMO, 1970) dan metode regresi juga dipergunakan dalam menentukan jeluk rata-rata presipitasi








KELEMBABAN UDARA
Kelembaban mutlak adalah massa udara yang terdapat dalam 1 m3 udara (g) atau kerapatan uap
Kemampuan udara untuk menampung uap adalah berbeda-beda tergantung pada suhu.
Semakin tinggi suhu maka makin banyak uap yang dapat ditampung
Kekeringan dan kebasahan udara tidak dapat ditentukan oleh kelembaban mutlak saja
Kelembaban relatif adalah perbandingan antara massa uap dalam suatu volume dan massa uap yang jenuh dalam satuan volume itu pada suhu yang sama
Kelembaban relatif sering disebut kelembaban
Kelembaban dinyatakan dalam %
Persamaannya:

Pengukuran kelembaban
 Kelembaban biasanya diukur dengan temometer bola kering dan termometer bola basah
 Bola yang mengandung air raksa dari termometer bola basah dibungkus dengan selapis kain tipis yang dibasahi terus menerus dengan air yang didistilasi melalui benang-benang yang tercelup pada sebuah mangkok air yang kecil
 Selain menggunakan termometer bola kering dan bola basah, masih ada alat pengukur yang lain seperti alat ukur kelembaban Ventilasi Assmann yakni suatu alat ukur kelembaban yang halus dan alat ukur kelembaban otomatis

SUHU UDARA
Formasi Suhu udara dan suhu tanah
 Jumlah energi yang dipantulkan dari matahari disebut jumlah radiasi matahari
 Sebagian terbesar mencapai permukaan tanah
 Sebagian dari radiasi yang mencapai permukaan tanah dipantulkan ke udara yang meningkatkan suhu udara dan sisanya diabsorbsi ke dalam tanah untuk meningkatkan suhu tanah.
Distribusi dan variasi suhu udara
 Suhu udara adalah suhu yang diukur dengan termometer dalam sangkar meteorologi (1,20 - 1,50 meter di atas permukaan tanah)
 Makin tinggi elevasi pengamatan di atas permukaan laut, maka suhu udara akan makin rendah. Peristiwa ini disebut pengurangan suhu bertahap yang besarnya disebut laju pengurangan suhu bertahap (successive diminution rate)
 Besaran ini tidak bergantung pada jarak lintang uatara/selatan, dalam musim dingin 0,35 0C per 100 m, dalam musim panas 0,65-0,800C per m dan rata-rata 0,570C per 100 m
 Selisih antara suhu maksimum dan minimum pada variasi suhu udara harian disebut selisih harian
 Selisih antara suhu maksimum dan minimum pada variasi tahunan disebut selisih tahunan
ANGIN
 Arah angin adalah arah dari mana angin bertiup
 Penentuan arah angin dengan menggunakan lingkaran arah angin dan pencatat angin
 Untuk penunjuk angin biasanya digunakan sebuah panah dengan pelat pengarah
 Arah panah ini dihubungkan ke lingkaran arah angina, sehingga pergerakan arah angin dapat segera diikuti
 Kecepatan angin biasanya diukur dengan Anemometer Robinson
 Pengukuran angin diadakan di puncak menara stasiun yang tingginya 10 m
 Harga maksimum kecepatan angin (kecepatan maksimum sesaat) adalah sekitar 1,50 kali harga rata-rata selama 10 menit
 Selain menggunakan anemometer, perkiraan kecepatan angin dapat diperoleh dari tabel gradasi kecepatan angin Beauford









BAB III
EVAPOTRANSPIRASI
 PENGERTIAN
 Evaporasi: penguapan oleh tubuh air, tanah, dll (proses fisika)
 Transpirasi: perjalanan air dalam jaringan tumbuhan (proses fisiologi, dari akar ke permukaan daun kemudian menguap ke atmosfer)
 Intersepsi: penguapan air dari permukaan tumbuhan ketika berlangsung hujan
 Evapotranspirasi: gabungan antara evaporasi, transpirasi, dan intersepsi
 Evapotranspirasi adalah jumlah air total yang dikembalikan lagi keatmosfer dari permukaan tanah, badan air,dan vegetasi oleh adanya faktor-faktor iklim dan fisiologi tumbuhan
 Evapotranspirasi potensial (Ep): evapotranspirasi yang terjadi apabila pasokan air tidak terbatas
 Evapotranspirasi aktual (Ea): Evapotrasnpirasi yang bisa terjadi meskipun tidak cukup air

ET = T + It + Es + Eo
Keterangan:
ET = EVAPOTRANSPIRASI
Eo = Evaporasi permukaan
T = Transpirasi tumbuhan (vegetasi) di darat dan badan air
It = Intersepsi total
Es = Evaporasi dari tanah dan batuan
 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU EVAPOTRANSPIRASI
 Faktor utama yang berpengaruh (Ward, 1967):
1. Faktor-faktor meteorologi
a. Radiasi matahari
b. Suhu udara dan permukaan
c. Kelembaban
d. Angin
e. Tekanan barometer
2. Faktor-faktor geografi
a. Kualitas air (warna, salinitas,dll)
b. Jeluk tubuh air
c. Ukuran dan bentuk permukaan air
3. Faktor-faktor lainnya
a. Kandungan lengas tanah
b. Karakteristik kapiler tanah
c. Jeluk muka air tanah
d. Warna tanah
e. Tipe, kerapatan dan tingginya vegetasi
f. Ketersediaan air (hujan, irigasi, dll)

 PENGUKURAN SECARA LANGSUNG
1. Atmometer
adalah alat–alat kecil dan mengukur kapasitas penangkapan udara untuk air ( kemampuan udara untuk mengeringkan), terdiri dari:
a. Atmometer Piche
b. Atmometer Livingstone
c. Atmometer Cawan Black Bellani
2. Panci (Pan)
Digunakan untuk mengukur evaporasi permukaan air bebas secara langsung (diukur dengan mencatat pengurangan tinggi air di muka air dalam panci).
a. Panci diatas tanah
b. Panci dalam tanah atau ditanam
c. Panci apung
3. Tangki
 Tangki merupakan lisimeter kuno atau primitif
 Tangki digunakan untuk mengetahui evaporasi tanah lembab, tetapi data tidak mewakili keadaan dilapangan
4. Evapotrasnpirometer
 Terdiri atas 2 atau 3 tangki kedap air yang sempit
 Digunakan untuk mengukur evapotraspirasi potensial
5. Lisimeter
 Digunakan untuk mengukur evapotrasipirasi aktual
 Lisimeter menggambarkan kawasan sekitar (penutup vegetasi, kondisi permukaan, struktur tanah, porositas, stratifikasi, infiltrasi, permeabilitas dan karakteristik kapiler).


6. Penakar Drainase dan Evaporimeter
 Penakar drainase digunakan untuk mengukur evaporasi tanah normal
 Dilakukan dengan mengukur kuantitas air yang berperkolasi melalui lapisan tanah atas (topsoil)
7. Pengukuran Trasnpirasi
a. Fitometer
 Merupakan bejana logam besar yang diisi dengan tanah yang ditumbuhi tanaman
 Permukaan tanah rapat, untuk mencegah evaporasi sehingga yang terjadi hanya trasnpirasi
 Kehilangan berat merupakan transpirasi
b. Protometer
 Bejana yang diisi air dengan tanaman berakar
c. Metode Timbangan Cepat
 Metode ini dengan memotong daun dan digantungkan pada neraca yang peka
d. Metode Gasometri
 Daun, cabang maupun tanaman keseluruhannya dimasukkan dalam ruangan dari bahan yang transparan, kemudian melewatkan udara dengan kelembaban dan laju yang diketahui


e. Studi aliran sungai
 Dilakukan dengan memindahan penutup tanaman dari DAS, ditentukan trasnpirasinya
8. Metode Penginderaan Jauh
 Pendekatan penginderaan jauh terhadap penentuan evapotrasnpirasi terletak pada pengukuran jumlah dan lamanya gerakan air dari tanah ke atmosfer
 Alat yang digunakan untuk penelitian evaporasi adalah radiometer infra merah dan pencatat citra dari udara
 Tujuannya adalah untuk menentukan sejauh mana pengindera dipengaruhi oleh fenomena kelembaban pada permukaan bumi
 Pengukuran stokastik yang diulang sangat iperlukan pada daerah yang dengan tanah dan vegetasi yang berbeda serta waktu yang berbeda (siang atau malam)
 Accelerometer (dipasang pada pesawat) digunakan dalam menentukan pengaruh global turbulensi udara terhadap evapotrasnpirasi

 RUMUS EMPIRIS
1. Cara Thornthwaite
PET = 1,6 [10xT]a
[ I ]
Dimana:
PET : evapotranspirasi potensial bulanan (cm/bln)
a : koeffisien yang tergantung dari tempat
T : suhu udara rata-rata bulanan (oC)
a = 0,000000675 I3 – 0,0000771 I2 + 0,01792 I + 0,49239

12
I = S ( T ) 1,514
i=1 (5 )
I = Indeks panas tahunan

2. Metode Turc-Lungbein
E = P
√0,9 + P2
Eo2
Dimana:
Eo = 325 + 21T + 0,9 T2
T = rerata temperatur tahunan
P = S curah hujan tahunan
Eo = evaporasi (mm/thn)
E = evapotranspirasi potensial (mm/th)

3. Metode Blaney-Criddle
U = K T.P
100
Dimana:
U = consumtive use (inch) selama pertumbuhan tanaman
K = koefisien empiris yang tergantung pada tipe dan lokasi tanaman (dari tabel)
P = persentase jumlah jam penyinaran matahari per bulan dalam 1 tahun (%) (tabel)
T = temperatur rerata bulanan (0F)

PE = PET s. Tz
30x12
PE = Evapotranspirasi potensial (cm/bulan)
S = jumlah hari dalam bulan
Tz = jumlah jam penyinaran rerata per hari, dilihat dari tabel

4. Metode Blaney-Criddle yang dimodifikasi
U = K P{45,7 x 7t) + 8130}
100
U = transpirasi bulanan
T = suhu udara rerata bulanan
P = persentase jam siang bulanan dalam setahun
Dimana :
K = Kt x Kc
Kt = 0,0311 (t) + 0,24
Kc = koefisien tanaman bulanan dalam setahun (tabel)

5. Metode Penman
LE = (Δ/Y) Ho + L Ex
I + (Δ/Y)
E = evaporasi dari permukaan air bebas (mm/hari, 1 hari = 24 jam)
Ho = net radiation (cal/cm2/hari) = kemiringan kurva hubungan tekanan uap yang diselidiki (mmHg/oC)
Konstanta phychrometri
L = panas latent dari evaporasi sebesar 0,1 cm3 (=59 cal)
Ex = 0,35 (0,5 + 0,5 V2 ) (e sat – e2)
Dimana:
V2 = kecepatan angin ketinggian 2 m(m/dt)
e sat = tekanan uap jenuh (mmHg)
e2 = tekanan uap aktuil ketinggian 2 m (mmHg)

E = I ( 0,94 II x III – IV x V x VII) + (VIII + e2)
59
I + 0,485
Keterangan :
I = merupakan nilai Δ sebagai fungsi temperatur
II = merupakan nilai (a + bn/N)
a dan b = konstanta
n = lamanya sinar matahari
N = panjang hari 9 jam
III = nilai H top yang merupakan fungsi garis lintang
sh
IV = nilai dari 118 x 10 -19 (273 + Tz)4, merupakan fungsi suhu
V = nilai dari 0.47 – 0.077 e2, merupakan fungsi tekanan uap aktual pada ketinggian 2 m
VI = nilai dari 0.485 x 0.25 (0.5 + 0.58 V)
V = kecepatan angin pada ketinggian 2 m
= pada ketinggian 10 m = V10
e2 = tekanan uap jenuh yang merupakan fungsi suhu