modul 1 rek hidrologi pendahuluan

BAB I - 1

MATA KULIAH : REKAYASA HIDROLOGI PENGAJAR : HADI SUSILO

M U K A D I M A H

Bismillah Hirrohman Nirrohim

Dan Allah menurunkan dari langit, hujan, dan dengan air itu dihidupkan-Nya bumi

sesudah matinya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat

tanda - tanda kebesaran Allah bagi orang-orang yang mendengarkan. (Surat An Nahl

ayat 65.)

Allah, Dialah yang mengirimkan angin lalu angin itu menggerakkan awan dan Allah

membentangkannya di langit menurut yang dikehendaki-Nya, dan menjadikannya

bergumpal - gumpal, lalu kamu lihat hujan keluar dari celah celahnya, maka apabila

hujan itu turun mengenai hambanya yang dikehendaki-Nya tiba tiba mereka menjadi

gembira. (Surat Ar Ruum ayat 48. )

Dialah yang menjadikan bumi sebagai hamparan bagimu dan langit sebagai atap, dan

Dia menurunkan air (hujan) dari langit, lalu Dia menghasilkan hujan itu sebagai buah -

buahan sebagai rezki untukmu, karena itu janganlah kamu mengadakan sekutu -

sekutu bagi Allah, padahal kamu mengetahui. (Surat Al Baqarah ayat 22. )

Rekayasa Hidrologi adalah salah satu mata kuliah yang mempelajari, mencatat dan

mengolah siklus air di bumi sebagai pengetahuan impiris dan kemudian dipergunakan

sebagai pedoman pendekatan perilaku fenomena siklus air untuk kebutuhan

pendekatan dalam suatu perencanaan yang akan datang. Perubahan alam baik

disebabkan oleh ulah manusia maupun perubahan yang terjadi secara alamiah akan

mempengaruhi pengetahuan impiris yang telah disepakati. Untuk itu, pertimbangan

teknis (Engineering judgment) bagi perencana tidak berlaku selamanya dan harus

selalu ditinjau sejalan dengan fenomena alam di lingkungan yang

mempengaruhinya.

Semoga dalam mempelajari dan mengamalkan Rekayasa Hidrologi merupakan

ibadah yang bermanfaat bagi umat manusia dan lingkungannya, Amien, Ya Robbal

alamien.

BAB I - 2

REKAYASA HIDROLOGI

MODUL 1

PENDAHULUAN

BAB I - 1

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN UNIVERSITAS MERCU BUANA

Mata Kuliah : Rekayasa Hidrologi Modul No. l : Pendahuluan

Tujuan Instruksional Umum (TIU)

Mahasiswa mengetahui definisi hidrologi, siklus hidrologi dan faktor-faktor yang

mempengaruhi siklus hidrologi dan pentingnya pengetahuan hidrologi yang berkaitan

dengan perencanaan bangunan, khususnya bangunan air yang langsung terkait dengan

bahaya yang akan ditimbulkan.

Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

Mahasiswa mampu menjelaskan definisi hidrologi dan mampu menjelaskan mengapa

siklus hidrologi tersebut terjadi serta resiko yang diakibatkan karena kesalahan dalam

mengambil keputusan dalam percencanaan perhitungan hidrologi.

1. PENDAHULUAN

1.1. Pengertian Dasar Hidrologi

Hidrologi atau hydrology berasal dari bahasa yunani, gabungan antara kata hundor

berarti air dan logy berarti penyelidikan (hudor - water, logy - a study of) dan dalam

bahasa latin baru (new latin) disebut hidrologia.

Secara umum hidrologi diartikan ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk air,

kejadiannya, pergerakan dan distribusi di bumi, baik di atas, pada dan di dalam

permukaan bumi, tentang sifat fisik, kimia, serta reaksi terhadap lingkungan dan

hubungannya dengan kehidupan. Mempelajari air dapat mempunyai arti yang berbeda

- beda, tergantung dari keahlian yang meninjaunya. Ahli kimia melihat air dari ikatan

molekul yang terjadi yaitu terdiri dari satu molekul oxygen dan dua molekul hydrogen

yang saling terikat. Perencana bangunan air melihat air dari kekuatan tekanan yang

ditimbulkan oleh desakan air. Sedangkan ahli mekanikal melihat air dari kekuatan

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Hadi Susilo MMREKAYASA HIDROLGI

BAB I - 2

yang dapat dihasilkan oleh uap air.

Sejarah perkembangan hidrologi secara pasti tidak diketahui kapan mulainya, karena

saluran irigasi ditemukan dan diperkirakan telah ada sejak tahun 3200 Sebelum

Masehi (SM), pada masa Kerajaan Scorpion di Mesir (egypt). Alat ukur untuk mengukur

kedalaman nile (nilometer) dipasang diperkirakan pada awal tahun 3000 SM dan jaringan

alat ukur hujan sudah ada sejak tahun 3000 SM. Pada abad 16, Pierre Perrault (1606-

1680) membandingkan pengukuran air dari hujan dengan perkiraan air yang mengalir di

S. Seine dan astronom dari Inggris Halley (1656 - I 742) mengukur penguapan dengan

panci kecil dan memperkirakan penguapan laut mediterranean dari data tersebut.

Permulaan perkembangan ilmu hidrologi di Indonesia tidak diketahui secara pasti. Pada

tahun 1960 an, mata pelajaran hidrologi masih merupakan bagian dari mata pelajaran lain

seperti mata pelajaran irigasi, bangunan tenaga air. Sejak tahun 1970 an, ilmu hidrologi

berkembang cukup pesat seiring dengan pembangunan di Indonesia, munculnva

beberapa organisasi profesi seperti Himpunan Ahl i Teknik Hidrolik Indonesia (HATHI)

sangat mcndukung perkembangan tersebut.

Di dalam hidrologi, salah satu aspek analisis yang diharapkan dihasilkan untuk

menunjang perancangan bangunan - bangunan hidrolik adalah menetapkan besaran -

besaran rancangan, baik hujan, banjir maupun unsur hidrologi lainnya. Hal ini merupakan

satu masalah yang cukup rumit, karena di satu pihak dituntut hasil yang memadai,

namun di pihak lain sarana yang diperlukan untuk itu sering tidak memadai. Yang

dimaksud di sini adalah cara hitungan yang sesuai dengan informasi yang dibutuhkan

untuk dapat menggunakan cara-cara hitungan tertentu. Hal ini merupakan topik

bahasan tersendiri yang sangat luas.

Untuk mendukung analisis yang demikian diperlukan pengertian-pengertian yang

mendalam tentang konsep-konsep dasar serta unsur-unsur hidrologi, yang merupakan

unsur yang terkait satu sama lain dalam proses hidrologi. Selain sifat karakteristik masing

- masing unsur tersebut saling ketergantungan masing - masing unsur terhadap unsur

lainnya merupakan hal yang sangat penting. Karena setiap perubahan yang diberikan

atau terjadi pada salah satu unsur hidrologi, pada umumnnya hampir selalu diikuti oleh

perubahan tanggapan (response) oleh unsur lainnya.

Masalah praktis yang selama ini hampir selalu dijumpai dalam analisis hidrologi adalah


BAB I - 3

terdapatnya demikian banyak cara pendekatan, model dan hasil penelitian dalam

hidrologi, yang satu sama lain menggunakan pendekatan yang berbeda, dan hasil lebih

sering berbeda. Walaupun pada dasarnya semua model tersebut mempunyai konsep

dasar yang sama, yaitu siklus hidrologi, namun dalam perkembangannya kemudian

masing - masing model memberikan hasil perkiraan keluaran hidrologi yang berbeda,

akibatnya selalu timbul keraguan, sebenarnya besaran mana yang paling tepat untuk

menggambarkan tanggapan hidrolik suatu DAS terhadap masukan tertentu. Hal yang

demikian itu disebabkan karena pemakaian model yang berbeda untuk satu macam

kasus, menghasilkan besaran tanggapan hidrolik yang perbedaannya sangat besar.

Dalam kaitan ini yang paling menentukan selanjutnya adalah "engineering judgement"

hidrolognya.

Menghadapi yang demikian, seorang hidrolog lebih banyak dihadapkan kepada tiga

buah pertimbangan yaitu :

1. Jenis, sifat dan karakteristik DAS yang diketahui

2. Ketepatan pemilihan model

3. Resiko yang akan ditanggung.

Memperhatikan ketiga hal tersebut, seorang hidrolog dituntut untuk mampu membaca

keadaan lapangan sehingga mengenali dengan baik sifat dan kemungkinan perilaku

sesuatu daerah aliran sungai (DAS). Hal tersebut tidak terlalu mudah dan hanya dapat

diperoleh dengan pengalaman.

Dalam praktek sering dijumpai seorang analis secara ilmiah melakukan hal - hal yang

kurang dapat diterima misalnya pemakaian beberapa model bersama - sama didalam

analisis suatu kasus, kemudian mempertimbangkan hasil - hasil hitungan yang diperoleh

tersebut (yang pada umumnya berbeda - beda) dengan dasar pemilihan yang tidak jelas.

Sebagai contoh, seseorang dihadapkan pada pemilihan banjir rancangan untuk suatu

bangunan air. Persoalannya adalah bagaimana harus memilih satu besaran yang akan

digunakan dalam perancangan.

Dua masalah yang dihadapi :


BAB I - 4

1. Apabila dikehendaki biaya konstruksi yang relatif kecil, besaran yang lebih kecil

dapat ditetapkan sebagai patokan perancangan. Keputusan ini akan membawa resiko

yang lebih besar karena ada kemungkinan besaran banjir rancangan tersebut akan

terlampaui sebelum waktu yang ditetapkan.

2. Sebaliknya, bila dititik beratkan pada resiko yang kecil bahwa perancangannya akan

lebih aman, maka penetapan patokan perancangan dipilih besaran yang lebih besar

dengan pengertian biaya konstruksi dapat menjadi jauh lebih besar.

Kedua persoalan diatas dapat diselesaikan apabila sifat dan perilaku DAS yang

bersangkutan dapat dikenali dengan baik, sehingga pemilihan cara analisis yang

digunakan dapat dilakukan dengan lebih cepat. Terdapat beberapa faktor yang

menyulitkan dalam pemilihan model untuk penyelesaian suatu permasalahan,

diantaranya adalah :

1. Informasi yang diperlukan tidak tersedia.

2. Cara penyelesaian masalah belum tersedia dan,

3. Pemahaman masalah yang kurang.

Dalam hubungan ini perlu diperhatikan adanya beberapa kelemahan umum dalam

hidrologi di Indonesia, diantaranya adalah :

1. Kualitas data yang tidak sebaik yang diharapkan, baik waktu dan ruangnya (temporal

& spatial distribution).

2. Kesulitan memperoleh data yang dibutuhkan, diantaranya disebabkan karena

pengelolaan yang kurang terkoordinasi antara beberapa instansi.

3. Rencana pengembangan daerah yang tidak selalu diketahui sebelumnya, sehingga

menyulitkan rencana pengembangan jaringan hidrologi, dan akibatnya data tersebut

tidak tersedia pada saat dibutuhkan.

Dalam modal kuliah hidrologi ini akan diberikan pokok bahasan mengenai aspek - aspek

penting dalam analisis hidrologi, mulai dari pengertian dasar hidrologi, cara pengukuran

parameter hidrologi, perhitungan perkiraan hujan rencana, perkiraan banjir rencana dan

perkiraan banjir rencana dengan menggunakan hidrograph yang kesemuanya akan

dijelaskan dari berbagai teori.


BAB I - 5

1.2. Siklus Hidrologi

Di bumi terdapat kira - kira sejumlah 1,3 - 1,4 milyard km3 air : 97, 5 % adalah air laut,

1,75% berbentuk es dan 0,73 % berada di daratan sebagai sungai, air danau, air

tanah dan sebagainya. Hanya 11,001 % berbentuk uap di udara.

Siklus hidrologi dimulai dari permukaan air laut terus menerus, sebagian ada yang

mengendap kembali, namun ada bagian yang terbawa angin ke arah daratan, naik ke

atas, menjadi lebih dingin dan menjadi awan. Kepadatan awan menjadi lebih tinggi dan

akhirnya uap yang padat ini turun ke bawah membentuk butiran-butiran air presipitasi

(hujan, salju dan hujan es). Di atas permukaan bumi air mengalir dari bagian yang

tinggi ke bagian yang rendah merupakan overland flow/surface flow surface run off,

melalui palung sungai dan akhirnya masuk ke laut. Dalam pengaliran ini ada sebagian air

tertahan dicekungan bumi (danau, rawa, telaga) sebagai air retensi dan ada bagian lain

yang meresap/infiltrasi ke dalam tanah merupakan air perkolasi. Dari air presipitasi ada

pula yang tidak langsung jatuh di permukaan tanah, tetapi tertampung di tumbuh -

tumbuhan, bangunan dan benda-benda lain. Air yang meresap ke dalam tanah,

bercampur dengan air tanah yang ada (ground water) dan muka air dalam tanah disebut

juga permukaan phreatik. Apabila aliran air tanah (ground water runoff/limpasan air

tanah) terpotong oleh permukaan tanah, maka akan timbul mata air dan apabila air

tanah terpotong oleh dinding palung sungai, maka akan menambah debit air sungai. Di

samping aliran dalam tanah ini, terdapat aliran berlawanan dengan gaya tarik bumi

(gaya gravitasi) disebut aliran kapiler dan air kapiler ini tanaman mengisap kebutuhan

airnya.

Penguapan, evaporasi terjadi pada saat air jatuh ke bumi, mengalir di atas permukaan

bumi dan dalam lapisan teratas kulit bumi, disamping itu ada pula uap keringat,

transpirasi yang berasal dari daun tumbuh -tumbuhan. Air yang meresap dan mengalir

diantara dua lapisan tanah yang kedap air disebut air artetis, dimana alirannya terpisah

dengan air tanah dan bertekanan.

Seperti telah dikemukakan di atas, sirkulasi kontinu antara air laut dan air daratan


BAB I - 6

berlangsung terus menerus, tetapi sirkulasi ini tidak merata, karena kita melihat adanya

perbedaan besar presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim dan juga dari

wilayah ke wilayah lainnya. Sirkulasi ini dipengaruhi oleh kondisi meteorologi (suhu,

tekanan atmosfir angin, dll), kondisi topografi dan geologi. Air permukaan tanah dan air

tanah sangat dibutuhkan untuk kehidupan dan industri adalah air yang termasuk di

dalam proses sirkulasi ini. Jadi apabila sirkulasi ini tidak merata (memang kejadiannya

demikian), maka akan terjadi berbagai macam kesulitan. Jika terjadi

ketidakseimbangan sirkulasi hidrologi seperti banjir, maka harus diadakan cara

pengendaliannya. Jika terjadi sirkulasi yang kurang, maka kekurangan air ini harus

ditambah dalam suatu usaha pemanfaatan air. Berdasarkan hal-hal tersebut diatas, maka

berkembanglah ilmu hidrologi, yailu ilmu yang mempelajari sirkulasi air atau dapat

dikatakan, hidrologi adalah ilmu yang mempelajari presipitasi, evaporasi, transpirasi,

aliran permukaan dan air tanah serta ilmu penunjang hidrologi lainnya.


BAB I - 7


BAB I - 8

1.3. Faktor yang Mempengaruhi Siklus Hidrologi

Bagaimana siklus hidrologi dapat terjadi ?

Siklus hidrologi merupakan proses alamiah, dimana gerakan - gerakan udara

(angin) yang mengandung uap air merupakan salah satu faktor yang

mempengaruhi proses hidrologi dan terjadi diantaranya disebabkan oleh :

1. Penyinaran matahari yang tidak selalu tegak lurus pada permukaan bumi

dan disertai berputarnya bumi mengelilingi matahari.

Matahari menyinari sebagian bumi sebanyak dua kali dalam satu tahun untuk

daerah antara 23,5 derajat lintang utara dan 23,5 derajat lintang selatan.

Untuk daerah katulistiwa terjadi pada tanggal 21 Maret dan 21 September

dan hanya satu kali dalam setahun menyinari daerah 23,5 derajat lintang

utara dan 23,5 derajat lintang selatan pada tanggal 21 Juni dan 21 Desember.

Panas akibat penyinaran matahari akan terjadi l e b i h besar untuk daerah

yang menerima penyinaran tegak lurus dari pada yang mendapat sinar miring.

Panas didaerah A (tegak lurus arah penyinaran matahari) akan lebih besar

dari daerah B. Udara diatas daerah A akan menerima lebih banyak panas

dari pada daerah B, udara diatas daerah A akan memuai, naik keatas dan

bidang batas lapisan udara akan naik juga. Maka terjadi penurunan

kepadatan udara di daerah A, udara di daerah B yang mempunyai kepadatan

lebih besar akan mengalir menuju ke daerah A dan di atas daerah B terjadi

penurunan lapisan udara. Karena lapisan udara di atas daerah A lebih tinggi

dari pada daerah B, maka terjadi aliran dari A ke B. Dengan singkat dapat

dikatakan bahwa akibat panas terjadi aliran udara dekat permukaan tanah

dari B ke daerah A dan pada lapisan udara atas aliran udara dari A ke

daerah B. Kejadian tersebut berpindah - pindah sesuai dengan kedudukan

matahari.

Gambar No. 1.2 Pengaruh Sinar Matahari


BAB I - 9

B A B

Catalan :

Arah penyinaran matahari

Arah gerakan lapisan udara

Batas lapisan udara

2. Perputaran udara akibat perputaran bumi

Bumi berputar dari barat ke timur dengan kecepatan pada garis katulistiwa 1500 fps dan

pada garis lintang 60 derajat dengan kecepatan 750 fps ; akibat adanya perputaran bumi ini

udara di atas permukaan bumi mendapat geseran dan akan berputar pula dan dari

perputaran udara ini kita merasakan angin dari arah timur ke barat dengan kecepatan angin

makin menjauhi katulistiwa kecepatan angin makin mengecil. Karena menjauh dari

katulistiwa angin kecepatan makin menurun menimbulkan perubahan arah angin di

sebelah utara katulistiwa sedikit membelok ke utara dan sebelah selatan katulistiwa ke

sebelah selatan.

3. Perputaran udara akibat laut perbatasan dengan daratan

Gambar No. 1.3. Arah angin di perbatasan darat dan laut


BAB I - 10

Arah angin siang hari

Arah angin mat am hari

Pada siang hari akibat panas sinar matahari suhu di atas daratan lebih tinggi dari pada di

atas laut, akibatnya udara di atas daratan akan naik jauh lebih tinggi bila dibandingkan

dengan suhu udara di atas permukaan laut. Akibatnya kepadatan udara di daratan lebih

kecil dibandingkan dengan kepadatan udara di atas permukaan laut dan terjadilah aliran

udara dari laut ke daratan.

Pada malam hari, suhu/temperatur udara daratan akan turun lebih cepat dari pada di atas

laut dan akibatnya udara akan mengalir menuju ke laut.

Siang hari ada angin Laut dan petang hari ada angin Daratan.

4. Pengaruh benua pada perputaran udara dan lain-lain pengaruh setempat

Pengaruh benua ini untuk Indonesia adalah sangat penting bahkan bisa dikatakan dua

benua ialah Asia bagian utara dan Australia bagian selatan menentukan corak iklim

Indonesia. Kalau matahari bergerak di belahan bumi bagian utara, maka akan ada

aliran udara dari timur laut ke barat daya dan kalau matahari bergerak di belahan bumi

bagian selatan, akan terjadi aliran udara sebaliknya.

5. Keadaan Setempat

Untuk ini cukuplah kiranya diperingatkan adanya angin curah (dal winden) dan lain-lain

angin yang terjadi setempat misalnya : angin kombang, angin bohorok, angin yang ada di

daerah Nganjuk antara gunung Wills dan pegunungan Kapur.


BAB I - 11

Penyinaran matahari yang mengakibatkan terjadinya uap air dan gerakan udara (angin)ke atas mengakibatkan udara yang mengandung uap air naik menjadi awan dan menurunnyasuhu, maka terjadilah hujan dan mulailah permulaan dari siklus hidrologi. Kejadiannyaadalah tidak sesederhana seperti diuraikan di atas, keadaannya sangat rumit dan sangatkomplex, tetapi uraian di atas adalah cukup memberikan gambaran jalannya alamiah prosessiklus hidrologi.

1.4. Istilah Istilah

Presipitasi EvaporasiTranspirasi EvapotranspirasiAir retensi PerkolasiAir Kapiler Air ArtesisAir Permukaan Air TanahAngin Darat Angin Laut

Soal Latihan :

1. Apa yang Saudara ketahui tentang pengertian Hidrologi2. Mengapa terjadi pergerakan udara dan apa penyebabnya3. Mengapa terjadi siklus hidrologi, berikan penjelasan jawaban Saudara4. Jelaskan arti dari istilah-istilah hidrologi yang terdapat pada Bab 1.4 diatas.

Referensi :

1. Hidrologi Untuk Pengairan, Ir. Suyono Sosrodarsono Kensaku Takeda,PT. Pradnya Paramita, Jakarta , 1976.

2. Hydrologi for Engineers, Ray K. Linsley Ir. Max. A. Kohler, Joseph 1.11. Apaulhus.Mc.grawhill, 1986.

3. Mengenal dasar dasar hidrologi, Ir. Joice martha, h. Wanny Adidarma Dipl. I tNova, Bandung.

4. Hidrologi & Pemakaiannya, jilid 1, Prof Ir. Soemadyo, diktat kuliah ITS. 1976.


modul 1 rek hidrologi pendahuluan

Documents