Siklus HidrologiAir di bumi memiliki jumlah yang tetap dan senantiasa bergerak dalam suatu lingkaran peredaran yang disebut siklus hidrologi, siklus air atau daur hidrologi.Siklus air atau daur hidrologi adalah pola sirkulasi air dalam ekosistem yang dimulai dengan adanya proses pemanasan permukaan bumi oleh sinar matahari, lalu terjadi penguapan hingga akan terjadi kondensasi uap air, yaitu proses perubahan uap air menjadi titik-titik air. Kumpulan titik air di atmosfer dinamakan awan. Bila uap air telah menjadi titik-titik air, maka hujan akan turun. Kemudian air hujan yang jatuh ke permukaan bumi akan tersebar, ada yang meresap ke dalam tanah(infiltrasi), singgah di dedaunan, mengalir di permukaan(run off)menuju laut melalui sungai atau mengumpul di danau, atau menguap lagi ke Atmosfer.Siklus air dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut.a.Siklus Pendek,merupakan suatu proses peredaran air dengan jangka waktu yang relatif cepat. Proses ini biasanya terjadi di laut. Air laut mengalami evaporasi (penguapan), karena adanya panas dari sinar matahari. Uap air dari evaporasi naik ke atmosfer sampai pada ketinggian tertentu dan mengalami kondensasi sehingga terbentuk awan. Ketika awan sampai pada kondisi titik jenuh akibat mendapat pemanasan matahari, maka akan mencair lagi jatuh sebagai presipitasi/ hujan di atas laut. Air yang turun ini kembali menjadi air laut yang akan mengalami evaporasi lagi.b.Siklus Sedang,Air laut mengalami evaporasi menuju atmosfer, dalam bentuk uap air karena panas sinar matahari. Angin yang bertiup membawa uap air laut ke arah daratan. Pada ketinggian tertentu, uap air yang berasal dari evaporasi air laut, sungai, dan danau terkumpul makin banyak di udara. Suatu saat uap air menjadi jenuh dan mengalami kondensasi, kemudian menjadi hujan. Air hujan yang jatuh di daratan selanjutnya mengalir ke parit, selokan, sungai, danau, dan menuju ke laut lagi.c.Siklus Panjang,Panas sinar matahari menyebabkan evaporasi air laut. Angin membawa uap air laut ke arah daratan dan bergabung bersama dengan uap air yang berasal dari danau, sungai, dan tubuh perairan lainnya, serta hasil transpirasi dari tumbuhan. Uap air ini berubah menjadi awan dan turun sebagai salju di puncak gunung maupun presipitasi (hujan). Air hujan yang jatuh, sebagian diserap oleh tumbuhan serta sebagian lagi mengalir di permukaan tanah (run off)menuju parit, selokan, sungai, danau, dan selanjutnya ke laut. Sebagian meresap ke dalam tanah (infiltrasi) menuju lapisan-lapisan tanah berikutnya (perkolasi) menjadi air tanah. Air tanah di tempat-tempat tertentu seperti daerah patahan, juga dapat muncul kembali ke permukaan menjadi sumber mata air. Siklus panjang merupakan siklus yang berlangsung paling lama dan prosesnya paling lengkap.Terjadinya siklus air tersebut disebabkan oleh adanya proses-proses yang mengikuti gejala meteorologis dan klimatologis, antara lain: Evaporasi,yaitu penguapan air yang terdapat pada benda-benda mati (abiotik) seperti air darat, air laut, permukaan tanah, dan batuan. Proses Penguapan di bumi 80% berasal dari penguapan air laut. Transpirasi,yaitu proses pelepasan uap air dari benda-benda hidup (biotik), seperti pada tumbuh-tumbuhan melalui stomata atau mulut daun. Evapotranspirasi,yaitu proses gabungan antara evaporasi dan transpirasi. Kondensasi,yaitu proses perubahan wujud uap air menjadi air akibat pendinginan. Adveksi,yaitu transportasi air pada gerakan horisontal seperti transportasi panas dan uap air dari satu lokasi ke lokasi yang lain oleh gerakan udara mendatar. Presipitasi,yaitu segala bentuk curahan atau hujan dari afmosfer ke bumi yang meliputihujan air, hujan es, dan hujan salju. Run off(aliran permukaan),yaitu pergerakan aliran air di permukaan tanah melalui sungai dan anak sungai. Infiltrasi,yaitu perembesan atau pergerakan air ke dalam tanah melalui pori tanah. Intersepsiyaitu proses yang terjadi ketika hujan turun di hutan yang lebat, tetapi air tidak sampai ke tanah, akibat intersepsi air hujan tertahan oleh daun-daunan dan batang pohon.

ALAT-ALAT UKUR DAN METODE PENGUKURAN1. Pengukuran Presipitasi1.1. PendahuluanPresipitasi adalah peristiwa jatuhnya cairan dari atmosphere ke permukaan bumiPresipitasi bias berwujud dalam 2 bentuk:a. Presipitasi cair: Hujan, embun.b. Presipitasi beku: salju, hujan es, dan lain sebagainya.Presipitasi termasuk factor pengontrol yang mudah diamati dalam sirkulasi hidrologi pada suatu D.A.S. seorang perencana harus dapat menentukan variasi karakteristik hujan di suatu D.A.S, dari hasil pengumpulan, perhitunga/analisa data, serta dapat menentukan bagaimana pengukurannya maupun cara menganalisa data hasil pengukuran. Karena selain tergantung pada data yang tersedia, maka kebutuhan akan data hujan akan tergantung pula pada kebutuhan lebih lanjut, apakah akan seteliti data harian, bulanan atau harus data tahunan.Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya Presipitasi : Adanya uap air di atmosphere Faktor-faktor metereologis Lokasi daerah, sehubungan dengan system sirkulasi secara umum Rintangan yang disebabkan oleh gunung dan lain-lain.2. Alat Pengukur HujanBanyaknya hujan dapat diukur dengan alat pengukur hujana. Alat pengukur hujan biasab. Alat pengukur hujan automatis

Gambar 1

2.1 Pengukuran hujan dengan radarCara terbaru mengukur hujan adalah dengan microwave radar. Radar dipakai untuk mendapatakan informasi kasar dari distribusi hujan.

Prinsip kerja:Layar radar menginterpretasikan intensitas hujan, apabila jumlah refleksi energi tergantung kepada ukuran butir-butir hujan dan jarak terhadap pemancar.

SEBAB-SEBAB KESALAHAN DALAM MEREKAM PENGUKURAN (ALAT PENAKAR HUJAN AUTOMATIK)1. Kesalahan dalam membaca skala2. Kehilangan air hujan yang tidak terukur akibat percikan air dan akibat angin3. Kemiringan mulut penakar/collector mempengaruhi jumlah air yang tertangkapBeda 10%. Kemiringan menyebabkan 1,5% pengurangan air hujan.KEUNTUNGAN PENGGUNAAN ALAT PENGUKUR HUJAN OTOMATIS1. Hujan direkam secara otomatis, sehingga tidak perlu ditunggui terus-menerus dan dapat diletakkan pada lokasi yang jauh dari pengamat.2. Hasil rekaman memberikan gambaran terhadap nilai intensitas setiap saat.3. Dapat memperkecil kesalahan pembacaan.KERUGIAN1. Biaya lebih mahal2. kesalahan elektris dan mekanik bias terjadi.

2.2 Kriteria pemilihan alat pengukur hujan:1. Mutu alat2. Sebanding dengan alat-alat pengukur hujan yang sudah ada di daerah yang sama3. Biaya pemasangan4. Kesulitan pemeliharaan (sehubungan dengan mudah masuknya debu dan kotoran)5. Kesulitan untuk diobservasi/ditinjau6. Tidak mudah dirusak/dicuri2.3. Kriteria penentuan jumlah/kerapatan jaringan pos-pos hujan/klimatologi.1. Tujuan dari study (missal untuk distribusi hujan, mencari data hujan rata-rata, surface run off).2. Sifat klimatologi daerah tersebut (missal: homogen atau heterogen).3. Keadaan daerah yang bersangkutan (missal : keadaan tanahnya yang memungkinkan pengembangan pertanian dan sebagainya)4. Jumlah pengamat.

3. Pengukuran KlimatologiSelain pengukuran hujan, maka pengukuran radiasi matahari, derajat hari, angin, temperature, kelembaban udara serta penguapan seringkali dibutuhkan untuk mendapatkan gambaran lokal tentang cuaca di suatu daerah.

3.1 Pengukuran lama penyinaran matahariDengan alat Campbell stokes Recorder. Campbell stokes Recorder ini dipasang di atas pasangan bata. Alat ini terdiri dari bola gelas padat dengan diameter 4 inches yang dipasang konsentris di dalam suatu bidang cekung, berbentuk bola, dengan diameter sedemikian sehingga sinar matahari difokuskan dengan tajam.3.2 Pengukuran temperature udaraTemperature udara harus diukur 2 meter di atas permukaan tanah/air. Pengamatan/pencatatan temperature yang kontinu patut diharapkan, tetapi bila tidak ada maka pencatatan temperature dengan interval waktu 1 jam, 2 jam atau 6 jam dapat dianggap cukup.Di dalam mengukur temperatur udara, thermometer harus terlindung dari sinar matahari dengan pertukaran udara bebas/ ventilasi yang tidak terbatas.Pengukuran temperatur udara dan radiasi matahari biasanya dilakukan pada lokasi yang sama. Temperatur udara diukur dengan sepasang thermometer (maksimum dan minimum) yang dipasang dalam sangkar meteo.Thermometer maksimum dapat mencatat temperatur tertinggi dalam hari itu, karena dengan adanya penyempitan pada pipa kapiler di atas bejana/bola air raksa. Air raksa di dalam bola/bejana yang berkembang akibat suhu udara naik, akan terdorong keluar melalui bagian penyempitan pipa kapiler. Keadaan ini tidak dapat kembali walaupun suhu udara menurun.Thermometer minimum berisi cairan alkohol dengan bejana alkohol berbentuk garpu atau bola dapat menunjukkan suhu minimum selama waktu pemasangan sampai pembacaan.

Temperatur rata-rata harian = temperatur maksimum + temperatur min 23.3 Pengukuran kelembaban udara Pengukuran kelembaban udara dilakukan pada lokasi yang sama dengan pengukuran temperatur udara. Kelembaban udara dinyatakan oleh tekanan uap oleh koefisien hygrometric atau kelembaban relative sebab sesungguhnya tekanan uap tidaklah cukup mencirikan kelembaban sebenarnya. Titik embun adalah temperatur di mana udara menjadi jenuh dengan uap air. Temperatur ini akan dilampaui oleh keadaan uap air (udara lembab) yang sedang didinginkan sehingga zat air akan mulai berkondensasi.Kelembaban relatif: adalah persentasi uap air maksimum di dalam udara pada saat pencatatan. Kelembaban diukur dengan psychrometer yang dilengkapi dengan 2 thermometer yang serupa. Themometer thermocouple ini berfungsi untuk mencatat temperatur bola basah dan temperatur bola kering yang memberikan hasil memadai. Bola thermometer dari thermometer bola basah dibungkus dengan kain tipis dan dibasahi dengan air bersih. Sedang pada thermometer bola kering dibiarkan tetap kering. Penurunan temperatur bola basah yang disebabkan oleh penguapan airnya tergantung pada keadaan uap air di udara.Sehingga untuk menentukan titik embun dan kelembaban relatif dapat ditentukan dengan tabel psychrometer setelah selisih temperatur bola basah dan bola kering dketahui.

THE UNASPIRAT PSYCHROMETER

3.4 Pengukuran kecepatan anginKecepatan angin diukur dekat dengan pengukuran evaporasi, pada ketinggian 2 meter di atas permukaan air/tanah.Berbagai tipe anemometer dipakai untuk menentukan kecepatan angin rata-rata harian.Rotor dengan 3 mangkuk atau anemometer fan adalah pengukur kecepatan angin yang terbaik.Alat ini dilengkapi dengan gaya torsi pemula yang besar, dengan sistem rantai dan counter penjumlahan atau hubungan/peralatan elektris yang berfungsi untuk mencatat gerakan angin. Pembacaan counter pada anemometer harus dilakukan dengan interval tertentu, misalkan harian. gambar : Anemometer3.5 Pengukuran Evaporasi dan transpirasiMemperkirakan evaporasi permukaan air bebas dan permukaan tanah serta memperkirakan transpirasi dari tanaman adalah penting dalam studi hidrologi.Syarat penampilan stasiun evaporasi adalah lokasi stasiun harus datar dan bebas dari halangan.4. Pengukuran aliran air4.1 Pengukuran evelasi muka air sungai, danau dan reservoirTujuan pengukuran elevasi muka air adalah untuk meramalkan aliran daerah banjir, merencanakan dimensi bangunan yang akan dibangun pada sungai atau didekatnya. Elevasi muka air adalah elevasi permukaan air pada saluran sungai, danau, diukur relative terhadap datum.Pemilihan tempat untuk melakukan pengukuran tergantung pada :1. Tujuan pengumpulan data2. Kemudahan dalam mencapai tempatnya3. Kesanggupan dari pengamat

4.2 Pengukuran DebitPada umumnya pengukuran debit dilakukan pada waktu-waktu tertentu. Pengukur ini pada umumnya mempunyai hubungan erat dengan usaha untuk mendapatkan rating curve. Makin banyak pengukuran dilakukan, makin teliti analisa datanya, tetapi dalam menentukan jumlah pengukuran yang dilakukan tergantung pada:

Tujuan pengukuran Kepekaan sungai Ketelitian yang ingin dicapai.Pengukuran debit dapat dilakukan dengan 2 macam cara :1. Pengukuran tidak langsung2. Pengukuran debit cara langsung4.2.1 Pengukuran tidak langsungDengan menghitung kecepatan air (V) berdasarkan rumus-rumus tertentu yang memerlukan hasil-hasil pengamatan sesuatu alat tertentu sebagai datanya, makanya debit aliran (Q) didapatkan,Dengan rumus :Q = V x FDimana :F = luas basah saluranV = kecepatan rata-rata yang dihitung berdasarkan pengamatan sesuatu alat

a. VELOCITY HEAD RODAlatnya terdiri dari batang kayu/papan dengan skala, dilengkapi pemberat dapat diputar.Rumus yang dipakai :V = g = percepatan gravitasiH = D2-D1 = beda tinggi air akibat pemutaran papan ukur 90o

pengukuran debit denganvelocity head rodb. TRUPPS RIPPLE METERTerdiri dari rangkaian papan dan kayu yang harus selalu dikalibrasi terhadap persamaan yang dipakai.Persamaan yang dipakai:V = c + X.LDenganL = panjang bagian tertentu X = nila korelasi antara lebar kayu (W) terhadap V (hasil kalibrasi)C = konstanta

Trupps Ripple Meterc. PITOT METER ( alat pengukur kecepatan air pada model-model di laboratorium)Terdiri dari pipa bengkok yang dimasukan di dalam air.Rumus yang dipakai :V =Dengan :H = beda tinggi muka air akibat adanya kecepatan airg = gaya gravitasid. PENGAPUNG (FLOAT)Cara ini hanya dipakai untuk menaksir kecepatan aliran secara kasar, karena alat ini diamati dipermukaan air. Untuk itu dibutuhkan alat pencatat waktu, pelampung dan pengukuran jarak 2 titik yang akan ditempuh oleh pelampung sehingga

V = e. CURRENT METERKecepatan air V didapatkan dari pengukuran Current meter (propeller atau tipe price) dinyatakan sebagai berikut :V= a + b.NN= banyaknya perputaran propeller atau kerucut kecil (baling-baling) perdetika= kecepatan awal yang diperlukan untuk mengatasi gesekan mekanis.a & b merupakan konstanta yang didapat dari kalibrasi alat

5. Pengukuran Infiltrasi5.1 Proses Infiltrasi

Presipitasi/hujan yang jatuh di atas permukaan tanah sebagian atau semuanya akan mengisi pori-pori tanah. Pergerakan air kea rah bawah ini disebabkan oleh gaya gravitasi dan gaya kapiler. Kecepatan pergerakan aliran gravitasi bebas dibatasi oleh ukuran pori-pori. Makin kecil pori-pori, berarti makin besar gaya geser sehingga pada pori-pori yang besar, gaya kapiler dapat diabaikan dan air akan bergerak kebawah akibat gravitasi.

5.2 Alat pengukur Infiltrasi5.2.1 Infiltrometer

a. Tipe gelang terpusatTipe ini paling sederhana:Infiltrometer terdiri dari 2 silinder besi (silender dalam dan luar), dan ditanam beberapa cm dalam tanah, diameter ring 22.5 s/d 90 cm. muka air di dalam gelang dalam dijaga supaya konstan dengan sejumlah air.b. Infiltrometer jenis tabung

6. Pengukuran kelembaban tanah

Soil moisture/lembab tanah adalah sejumlah air yang tersimpan di dalam ruang pori dari lapisan tanah tak jenuh.6.1 Metode pengukuran kelembaban tanah

Gravity method, contoh tanah diambil dengan tabung yang dimasukkan ke dalam tanah, contoh tanah ditimbang. Kemudian dikeringkan dalam oven dan tanah kering ditimbang kembali untuk dapat mengevaluasi berat serta volume air soil yang terdapat dalam contoh tanah. Contoh-contoh tanah diambil dengan kedalaman yang berbeda, untuk mendapatkan nilai lembab tanah pada suatu profil. Walaupun penyelidikan ini mudah dan murah, hasil metode ini hanya dapat dikatakan baik, apabila dilakukan pengukuran contoh-contoh tanah yang dapat mewakili nilai soil moisture rata-rata pada suatu area kecil.Kerugiannya : teknik pengambilan contoh tanah, mengganggu keadaan tanah.Nuclear method, metode ini lebih teliti, dan tidak mengganggu keadaan soil moisture. Alat ini terdiri dari, nuclear probe, pipa dari metal yang dipasang pada tanah, alat penghitung dan pencatat7. Pengukuran parameter air tanah7.1 UmumAir tanah adalah air yang terjadi terdapat di bawah muka tanah pada lapisan jenuh, dan tekanan hydrostatic adalah sama atau lebih besar dari tekanan atmosphere.Air tanah merupakan salah satu bagian siklus hidrologi yang bersifat rahasia, karena manusia tidak dapat melihat aliran air di dalam tanah. Manusia membuat lubang kemudian mengamati air tanah dalam sumur itu, baik dengan metode elektrik, maupun metode sonic.Lubang tanah yang dibuat untuk mengamati air tanah ada 3 jenis yaitu :a. PiezometerTerdiri dari pipa casing bamboo atau PVC yang dilubangi bagian ujung bawahnya, kemudian dimasukkan kedalam lubang bor sampai menembus formasi geologi yang hendak diamati muka airnya.Casing ini diikat terhadap formasi geologi dengan lempung yang ditimbun diantara dinding tanah pada lubang bor dan pipa.Tinggi muka air di dalam piezometer menunjukkan tinggi tekan air di titik ujung bawah dari piezometer.b. Sumur pengamatTerdiri dari pipa yang dindingnya digergaji dan langsung dimasukkan lubang bor tanpa dinding pengikat, tidak menembus lapisan kedap air, karena sumuran ini berfungsi sebagai tempat pengamatan muka air bebas.c. Sumur produksiSumur produksi berfungsi sebagai sumuran pengamat bagi air dari lapisan pembawa air yang tertekan.Casing yang dipasang di sini diikat terhadap formasi geologis dengan lempung sampai kedalaman permukaan lapisan pembawa airnya.Dinding pipa setebal lapisan pembawa air digergaji.Permukaan air di dalam sumur menyatakan tinggi tekan air rata-rata untuk titik-titk pada interval pipa yang berlubang.

7.2 Pengukuran Elevasi muka air tanah

Prosedur pengukuran adalah:1. Mengukur elevasi muka tanah pada sumur itu dengan alat altimeter.2. Mengukur ketinggian bibir sumur terhadap muka tanah3. Mengukur kedalaman permukaan air dari bibir sumur dengan alat water level indicator4. Mengukur dasar sumur dari bibir sumur5. Mengetahui konstruksi sumurnya

7.3 Pengukuran Debit Air Tanah

Dengan melakukan kegiatan pemompaan uji selama interval waktu tertentu pada konstruksi sumur, akan didapatkan perkiraan debit jenis air tanah di suatu tempat pada formasi tertentu.7.4 Pengukuran porositas/permeabilitas lapisan pembawa air

Contoh-contoh tanah diambil di tempat-tempat yang representative dan diselidiki dalam laboratorium dengan peralatan khusus.Dari hasil penyelidikan ini, didapatkan harga rata-rata permeabilitas yang menggambarkan keadaan di lapanganNilai permeabilitas bias juga didapatkan dari hasil kegiatan pemompaan uji.

7.5 Pengamatan mata air

Lokasi dan ketinggian mata air dicatat, disamping debit mata airnya.Pengukuran debit mata air dapat dilakukan dengan : Ember yang diketahui volumenya dan stopwatch sebagai pengamatan waktu. Ambang ukur Flow meter/current meter 7.6 Pengukuran sifat-sifat fisik air tanah lainnya

Pengukuran sifat fisik air tanah lainnya dapat dilakukan dengan alat-alat elektrik.Contoh :Electro conductivity meter adalah alat untuk mengukur daya hantar listrik (kadar garam). Logger adalah peralatan yang dilengkapi dengan sinar gamma atau neutron untuk mendeteksi jenis batuan dan muka airnya.14