HidrologiHidrologi adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang kehadiran dan gerakan air di alam, yang meliputi kehadiran dan gerakan air di alam, yang meliputi kejadian, perputaran dan penyebaran air di atmosfir, di kejadian, perputaran dan penyebaran air di atmosfir, di permukaan bumi dan di bawah permukaan bumi. permukaan bumi dan di bawah permukaan bumi.

Pada dasarnya hidrologi bukan ilmu yang eksak Pada dasarnya hidrologi bukan ilmu yang eksak sepenuhnya, karena masih memerlukan interpretasi. sepenuhnya, karena masih memerlukan interpretasi. Penelitian yang diamati adalah penelitian yang dibatasi Penelitian yang diamati adalah penelitian yang dibatasi oleh besar kecilnya peristiwa alam sampai kepada oleh besar kecilnya peristiwa alam sampai kepada penelitian-penelitian yang terbatas besarnya terhadap penelitian-penelitian yang terbatas besarnya terhadap efek-efek tertentu. Data-data fundamental yang efek-efek tertentu. Data-data fundamental yang diperlukannya adalah data-data hasil pengamatan dalam diperlukannya adalah data-data hasil pengamatan dalam semua aspek presipitasi, limpasan semua aspek presipitasi, limpasan (runoff)(runoff), debit sungai, , debit sungai, infiltrasi, perkolasi, evaporasi, dan sebagainya. infiltrasi, perkolasi, evaporasi, dan sebagainya.

Jumlah air yang ada di bumi ini ( di Jumlah air yang ada di bumi ini ( di

atmosfir, di atas dan di bawah atmosfir, di atas dan di bawah

permukaan tanah) sebanyak 1.400 x 106 permukaan tanah) sebanyak 1.400 x 106

km3 atau 1.400 x 1015 m3. Dari jumlah km3 atau 1.400 x 1015 m3. Dari jumlah

tersebut, sebagian besar merupakan air tersebut, sebagian besar merupakan air

laut (air asin) seperti terlihat pada tabel laut (air asin) seperti terlihat pada tabel

presentase di bawah ini.presentase di bawah ini.

1001.360.000atau 1,36 x 1018 m3

•Total

Danau air tawar 125

Sungai 1,2

Lengas tanah 6,5 0,620

Air tanah 8250

Danau air asin & laut pedalaman 105 0,008

Atmosfer 13 0,001

Tudung kutub es, sungai es dan

Salju 29200 2,100

Laut & lautan 1.320.000 97,250

Persentase Total Air (%)

Volume (103 km3)

•Sumber

Tabel 1.1. Perkiraan Ketersediaan Air di Bumi

Sumber : Wilson, 1993; Soemarto, 1999.Sumber : Wilson, 1993; Soemarto, 1999.

Dari persentase tersebut di atas terlihat, bahwa jumlah Dari persentase tersebut di atas terlihat, bahwa jumlah air tawar di bumi yang langsung dapat digunakan oleh air tawar di bumi yang langsung dapat digunakan oleh manusia (air danau dan air sungai) sangat terbatas.manusia (air danau dan air sungai) sangat terbatas.

Sikulus hidrologi merupakan gerakan air laut/lautan ke Sikulus hidrologi merupakan gerakan air laut/lautan ke

udara (atmosfer), kemudian jatuh ke permukaan tanah udara (atmosfer), kemudian jatuh ke permukaan tanah

hingga mengalir ke laut kembali. hingga mengalir ke laut kembali.

Siklus peristiwa tersebut sebenarnya tidaklah sesederhana Siklus peristiwa tersebut sebenarnya tidaklah sesederhana yang diperkirakan, karena :yang diperkirakan, karena :

Pertama, Pertama, siklus itu dapat berupa daur pendek, yaitu hujan siklus itu dapat berupa daur pendek, yaitu hujan yang segera dapat mengalir kembali ke laut.yang segera dapat mengalir kembali ke laut.

Kedua, Kedua, tidak adanya keseragaman waktu yang diperlukan tidak adanya keseragaman waktu yang diperlukan oleh suatu siklus. Selama musim kemarau kelihatannya oleh suatu siklus. Selama musim kemarau kelihatannya daur seolah-olah berhenti, sedangkan dalam musim hujan daur seolah-olah berhenti, sedangkan dalam musim hujan berjalan kembali.berjalan kembali.

Ketiga, Ketiga, intensitas dan frekuensi siklus tergantung kepada intensitas dan frekuensi siklus tergantung kepada letak geografi dan keadaan iklim suatu lokasi. Siklus ini letak geografi dan keadaan iklim suatu lokasi. Siklus ini berjalan karena sinar matahari. Posisi matahari akan berjalan karena sinar matahari. Posisi matahari akan berubah setiap masa menurut meridiannya (meskipun berubah setiap masa menurut meridiannya (meskipun sebenarnya posisi bumi yang berubah).sebenarnya posisi bumi yang berubah).

Keempat, Keempat, berbagai bagian siklus dapat menjadi sangat berbagai bagian siklus dapat menjadi sangat kompleks, sehingga dapat diamati bagian akhir saja kompleks, sehingga dapat diamati bagian akhir saja terhadap suatu curah hujan di atas permukaan tanah yang terhadap suatu curah hujan di atas permukaan tanah yang kemudian mencari jalannya untuk kembali ke laut. kemudian mencari jalannya untuk kembali ke laut.

Evavorasi dari airpermukaan

Hujan

Awan

Hujan

Awan

Limpasanpermukaan

Angin

Aliran airtanah

Evavorasidari daratan Evavorasi

dariDanau

Permukaan phareatik(muka air tanah)

Awan

•Gambar 1.1. Siklus Hidrologi

Dengan demikian ada empat macam proses dalam siklus Dengan demikian ada empat macam proses dalam siklus hidrologi yang harus dipelajari oleh para ahli hidrologi hidrologi yang harus dipelajari oleh para ahli hidrologi dan para ahli bangunan air, yaitu :dan para ahli bangunan air, yaitu :

a. presipitasia. presipitasi

b. evaporasib. evaporasi

c. infiltrasic. infiltrasi

d. limpasan permukaan (d. limpasan permukaan (surface runoffsurface runoff) dan ) dan limpasan limpasan air tanah (air tanah (subsurface runoffsubsurface runoff))

Pada proses sirkulasi air/siklus hidrologi, hubungan Pada proses sirkulasi air/siklus hidrologi, hubungan antara aliran ke dalam (antara aliran ke dalam (inflowinflow) dan aliran keluar () dan aliran keluar (outflowoutflow) ) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (neraca air (water balancewater balance).).

Secara umum, terdapat hubungan keseimbangan sebagai Secara umum, terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut :berikut :

P = D + E + G + M ..................................................(1.1)P = D + E + G + M ..................................................(1.1)

Dimana :Dimana :

PP : presipitasi : presipitasiDD : debit : debitEE : evapotranspirasi : evapotranspirasiGG : penambahan ( : penambahan (supplysupply) air tanah) air tanahMM : penambahan kadar kelembaban : penambahan kadar kelembaban tanah (tanah (moisture moisture content content).).

Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, karena variasi meteorologi itu daerah yang dipelajari itu luas, karena variasi meteorologi itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun, maka harga M dalam juga berulang dalam siklus 1 tahun, maka harga M dalam persamaan (1.1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi :persamaan (1.1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi :

P = D + E + G .........................................(1.2)

Jika semua Jika semua supplysupply air tanah itu telah keluar ke permukaan air tanah itu telah keluar ke permukaan di sebelah atas tempat pengukuran dan mengalir ke di sebelah atas tempat pengukuran dan mengalir ke bawah, maka persamabawah, maka persamaan neraca air tahunan menjadi :an neraca air tahunan menjadi :

P = D + E ...............................................(1.3)

Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (inflowinflow) dan ) dan aliran kelaliran keluar (uar (outflowoutflow) dari D dan G kira-kira akan berbeda. ) dari D dan G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1.1) menjadi :Persamaan (1.1) menjadi :

P = (D2 - D1) + E + (G2 – G1) + H.Pa + M …..…...(1.4)

Dimana :Dimana :

D1D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir mengalir ke dalam daerah yang ditinjau.ke dalam daerah yang ditinjau.

D2D2 :Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah :Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.yang ditinjau ke bagian hilir.

G1G1 : Air tanah yang mengalir dari bagian hulu ke dalam : Air tanah yang mengalir dari bagian hulu ke dalam daerah yang ditinjau.daerah yang ditinjau.

G2G2 : Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang : Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.ditinjau ke bagian hilir.

HH : Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah : Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.yang ditinjau.

PaPa : Laju menahan udara rata-rata (: Laju menahan udara rata-rata (mean air holding mean air holding raterate) di bagian lapisan variasi air tanah.) di bagian lapisan variasi air tanah.

Dalam persamaan ini, P, D1, D2 dan H dapat diukur, G1 dan Dalam persamaan ini, P, D1, D2 dan H dapat diukur, G1 dan G2 dapat dihitung dengan menggunakan pengukuran variasi G2 dapat dihitung dengan menggunakan pengukuran variasi muka air tanah. M dan Pa adalah harga-harga yang muka air tanah. M dan Pa adalah harga-harga yang diperoleh dari profil tanah pada titik-titik tertentu yang dipilih diperoleh dari profil tanah pada titik-titik tertentu yang dipilih di daerah pengaliran.di daerah pengaliran.

Tabel 1.2. Sifat-sifat Fisik AirTabel 1.2. Sifat-sifat Fisik Air

Kerapatan es (0oC) 0,9168 g/ cm3 374,1oCPanas pencairan 79,7 cal/ g 218,4 Tekanan

Barometris0oC 20oC 50oC 100oC

Berat jenis (g/cm2) 0,99987 0,99823 0,9981 0,9584Panas jenis (cal/g.oC) 1.0074 0,9988 0,9985 1.0069Panas evaporasi (cal/g) 597,3 586,0 569,0 539,0Konduktivitas panas (cal/cm.sec.oC) 1,39x10-3 1,40x10-3 1,52x10-3 1,63x10-3

Tegangan permukaan (dyne/cm) 75,64 72,75 67,91 58,80Laju viskositas(10-4g/cm.sec) 178,34 100,9 54,9 28,4Tetapan dielektrik (cgse) 87,825 80,08 69,725 55,355

Suhu kritisTekanan kritis

Sumber : Suyono, 2003.

Para teknisi sangat berkepentingan terhadap Para teknisi sangat berkepentingan terhadap

perencanaan dan eksplotasi bangunan air untuk perencanaan dan eksplotasi bangunan air untuk

pengendalian penggunaan air, terutama yang mengatur pengendalian penggunaan air, terutama yang mengatur

aliran sungai, pembuatan waduk-waduk dan saluran-aliran sungai, pembuatan waduk-waduk dan saluran-

saluran irigasi. Meskipun demikian, mereka harus saluran irigasi. Meskipun demikian, mereka harus

mengerti tentang penggunaan hidrologi dalam arti mengerti tentang penggunaan hidrologi dalam arti

yang luas, karena banyak kasus-kasus hidrlogi yang yang luas, karena banyak kasus-kasus hidrlogi yang

berasal dari Matematika, Fisika, Statistik, Meteorologi, berasal dari Matematika, Fisika, Statistik, Meteorologi,

Oceonografi, Geografi, Geologi, Geomorfologi, Oceonografi, Geografi, Geologi, Geomorfologi,

Hidrolika, dan ilmu-ilmu lain yang berhubungan Hidrolika, dan ilmu-ilmu lain yang berhubungan

dengan itu. dengan itu.

Data-data fundamental yang diperlukannya adalah data-data hasil pengamatan dalam semua aspek presipitasi, limpasan (runoff), debit sungai, infiltrasi, perkolasi, evaporasi, dan lain sebagainya. Dengan data-data tersebut dan ditunjang oleh pengertian dalam ilmu-ilmu yang berbatasan dengan hidrologi, maka seorang ahli hidrologi dapat memberikan penyelesaian-penyelesaian terbaik terhadap persoalan-persoalan yang menyangkut perencanaan teknik bangunan-bangunan air yang dihadapkan kepadanya.

Pertama-tama yang dikerjakan oleh para teknisi adalah mencari sumber-sumber air. Setelah ditemukannya, harus membuat perkiraan kemampuan sumber air atau menyediakan air untuk kota tersebut. Berikutnya, harus mencari jawaban atas pertanyaan berikut :

a. Berapakah besar curah hujan yang jatuh dalam daerah cakupan (catchment area) sumber air itu ?

b. Berapa lamakah musim kemaraunya dan berapa besarkah waduk yang diperlukan untuk meratakan fluktuasi aliran akibat adanya musim kemarau dan musim hujan ?

c. Berapa besarnya kehilangan air akibat adanya evaporasi dan transpirasi ?

d. Apakah pembangunan waduk air permukaan (surface storage) akan lebih baik daripada penyedotan air tanah dari sumur-sumur (wells) yang terletak di dekat kota ?

Pertanyaan-pertanyaan tersebut tidak akan berhenti sampai di sini saja. Jika harus membangun bendungan, maka seorang insinyur harus mencari penyelesaian untuk masalah selanjutnya, yaitu :

a. Berapa besarkah seharusnya kapasitas bangunan pelimpahnya (spillway)?

b. Berapa besarkah pipa-pipa penyalurnya?

c. Apakah ada manfaatnya untuk melaksanakan penghutanan kembali di daerah cakupan sumber guna melestarikan penyediaan air minum ?