Siklus Hidrologi dan Proses Terjadinya Hujan

·         Air yang terdapat di bumi mengikuti siklus (daur) hidrologi

·         Air menguap dari laut-> membentuk awan-> hujan> jatuh di atas tanah-> aliran permukaan-> sungai-> laut dst.

·         Yang jatuh di atas tanah sebagian meresap ke dalam tanah (infiltrasi, perkolasi)-> membentuk airtanah -> mata air-> sungai ->laut, dst.

·         Dalam siklus hidrologi, ada sebagian air yang dpt dimanfaatkan,  ada sebagian yang tidak dpt dimanfaatkan.

·         Pada siklus hidrologi terdapat di dalamnya proses hidrologi

·         Hydrological Cycle

·         Hydrological cycle and
hydrological process

·         Evaporasi dan Evapotranspirasi

·         Presipitasi, intersepsi

·         Infiltrasi dan Perkolasi

·         Runoff

·         Groundwater Storage

·         Groundwaterflow

·         Evaporasi : penguapan dari permukaan air bebas

·         Transpirasi: penguapan melalui vegetasi (tumbuhan)

·         Evapotraspirasi (evaporasi + Transpirasi)

·         Dipengaruhi terutama oleh: temperatur udara, kelembapan udara, arah dan kecepatan angin

·         Hujan merupakan salah satu unsur iklim

·         Hujan merupakan salah satu input dalam sistem hidrologi

·         Hujan berpengaruh terhadap aktivitas manusia

·         Aktivitas manusia dapat juga berpengaruh terhadap hujan

PRESIPITASI à Adalah istilah umum untuk semua bentuk hasil kondensasi uap air yang terkandung di atmosfer

Faktor utama terjadinya presipitasi

1)      Massa uap air

2)      Inti-inti kondensasi (seperti partikel-partikel debu, kristal, garam dan lain-lain)

3)      Pendinginan udara karena pengangkatan udara (pengangkatan udara dapat terjadi secara siklonik, orografik, dan konvektif)

·         Diperlukan persediaan uap air yg cukup di udara

·         Udara tsb harus mengalami pendinginan di bawah titik embun

·         Uap air harus menyatu membentuk titik-titik embun atau butir-butir es

·         Partikel-partikel (butir-butir) air atau es harus mencapai ukuran tertentu supaya dapat jatuh sebagai hujan

Tipe Presipitasi (Berdasarkan Genesisnya)

•      Presipitasi siklonik (cyclonic precipitation)

•      Presipitasi konvektiv (convective precipitation)

•      Presipitasi orografik (orographic precipitation)

à Terjadi karena naiknya udara dan dipusatkan ke arah tekanan rendah. Berdasarkan cara pendinginannya dibedakan menjadi non-frontal cyclonic dan frontal cyclonic

à Terjadi karena udara panas naik ke lapisan udara yang lebih tinggi dan dingin

à Terjadi akibat naiknya udara yang disebabkan oleh rintangan pegunungan

·         Drizzle   : presipitasi yang terdiri dari butir-butir air yang berdiameter kurang dari 0,02 milimeter dan intensitasnya kurang dari 0,4 mm per jam.

·         Rain (hujan):  bentuk presipitasi dengan ukuran butir air lebih dari 0,02  mm.

·         Glaze     : presipitasi yang berupa es yang terbentuk dari hujan atau drizzle yang membeku akibat kontak dengan obyek dingin.

·         Sleet       : terbentuk apabila butir-butir hujan sewaktu jatuh mengalami pembekuan akibat udara yang dingin (32°F)

·         Snow      :  presipitasi dalam bentuk kristal es

·         Hail        : presipitasi dalam bentuk bola-bola es, diamter lebih dari 0,2 inci.

à Dipengaruhi oleh: Letak garis lintang, Ketinggian tempat, Jarak sumber uap air, Posisi daerah terhadap kontinen, Arah angin, Posisi daerah terhadap pegunungan, Suhu relatif daratan dan lautan.

•      Intensitas : jumlah presipitasi per satuan waktu (satuannya: mm/jam, mm/menit, dll)

•      Jumlah hujan : jumlah presipitasi selama presipitasi berlangsung (satuan :mm,cm,inchi)

•      Durasi (duration) : periode waktu selama presipitasi berlangsung (satuan : menit, jam)

•      Frekuensi (frequency)

•      Peluang  (probability) dan kala ulang (return periode)

•      Penyebaran menurut ruang : distribusi hujan yang jatuh di suatu daerah

à Tujuan pengukuran adalah untuk mengetahui jumlah, intensitas, durasi dan daerah penyebarannya. Dalam kulian ini yang akan dibahas adalah presipitasi dalam bentuk hujan (rain).

n  Alat pengukur hujan disebut penakar hujan (rain gauge), yang terdiri dari  :

n  Penakar hujan biasa (manual) disebut non recording rain gauge

n  Penakar hujan otomatis disebut recording rain-gauge, jenis ini ada dua macam yaitu : siphon type dan tipping bucket type

Penakar hujan biasa (Non recording rain gauge) (Chorley, 1969)

Penakar hujan otomatis (recording rain-gauge) (Seyhan, 1977)

INGAT !!!

à Pengukuran hujan dengan penakar hujan di suatu tempat hanya menggambarkan hujan di tempat itu. Untuk mengetahui keadaan hujan di daerah yang lebih luas diperlukan banyak stasiun penakar hujan

à Data curah hujan untuk perhitungan hujan rata-rata area diperoleh dari stasiun penakar hujan yang terdapat di daerah penelitian. Selanjutnya, curah hujan rata-rata daerah dapat dihitung dengan cara :

•      Arithmatic

•      Thiessen Polygon

•      Isohyet

            P = P1 + P2 + … + Pn

                     n

•      P          = curah hujan rata-rata daerah

•      P1        = curah hujan stasiun 1

•      Pn        = curah hujan stasiun ke-n

•      n          = jumlah stasiun curah hujan yang ada di daerah penelitian

Cara arithmatic merupakan cara yang sederhana, cara ini :

•      cocok untuk daerah dengan topgrafi datar

•      cocok untuk DAS yang memiliki stasiun dengan jumlah banyak dan curah hujannya terbesar seragam (uniform)

•      memerlukan stasiun hujan yang ada di dalam dan di luar DAS yang dekat

•      cara ini tidak memperhatikan topografi (tidak memperhatikan pengaruh ketinggian daerah)

•      daerah di dalam poligon, curah hujannya dianggap sama dengan curah hujan yang tercatat pada stasiun dalam poligon

            P = S Ai Pi

                           S Ai

Keterangan

P                      = curah hujan rata-rata yang jatuh di dalam

            daerah DAS

Pi                     = curah hujan pada stasiun ke – i

Ai                    = luas poligon stasiun ke – i

SAi      = luas DAS

Cara Poligon Thiessen

Untuk memudahkan perhitungan dibuat tabel sebagai berikut

•      Hujan rata-rata DAS dihitung dengan :

•                  S(Pi-1 + P1) A1/2

•      P = ———————

•                                   S Ai

•      P          = hujan rata-rata DAS

•      Ai        = isohyet ke i

•      A1/2    = luas daerah antara dua isohyet ke 1 dan ke 2 dalam batas DAS

Contoh Peta Isohyet (isohyet DIY bulan Februari)

·         Hujan sebagai input diubah menjadi output yang berupa aliran dengan berbagai proses yang terjadi di dalam DAS

·         INPUT –> PROSES àOUTPUT

·         Runoff (limpasan) terjadi bila hujan yang jatuh di permukaan tanah telah melampaui kapasitas infiltrasi tanah; bila hujan telah mampu memenuhi defisit kelembaban tanah.

·         Runoff diekspresikan dalam bentuk hidrograf (hydrograph)

·         Hujan yang jatuh di permukaan tanah sebagian hilang sebagai evapotranspirasi, infiltrasi kedalam tanah, sisanya berupa hujan efektif atau hujan lebih (rainfall excess).

·         Hujan efektif akan mengalir di permukaan tanah sebagai overlandflow.

·         Overlandflow mengalir menuju saluran dan sungai membentuk aliran sungai.

—  Evapotranspirasi: proses perubahan zat cair menjadi uap baik melalui permukaan air, permukaan tanah maupun melalui stomata daun.

—  (Evapotranspirasi  merupakan proses gabungan evaporasi dan transpirasi)

—  Infiltrasi adalah proses masuknya air kedalam tanah melalui permukaan tanah.

—  Pengertian perkolasi sendiri merupakan proses aliran air secara vertical didalam tanah karena  gaya gravitasi.

—  Runoff (limpasan) terjadi bila hujan yang jatuh di permukaan tanah telah melampaui kapasitas infiltrasi tanah; bila hujan telah mampu memenuhi defisit kelembaban tanah.

—  Runoff diekspresikan dalam bentuk hidrograf (hydrograph)

SURFACE WATER PATH

Discharge hydrograph:

Hydrograph

Perubahan terhadap evapotranspirasi, runoff dan infiltrasi