7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 1/10

Jumat, 30 Januari 2009

Hidrologi Dasar-1 

Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan satu kesatuan ekosistem yang unsur-unsur

utamanya terdiri atas sumberdaya alam tanah, air dan vegetasi serta sumberdaya manusia

sebagai pelaku pemanfaat sumberdaya alam tersebut (TKPSDA, !!")# DAS di $ndonesia %umlahnya ratusan dan telah dibagi men%adi " skala prioritas# &enurut Kepmen

Kehutanan dan Perkebunan 'o# (*+++), DAS prioritas $ ber%umlah sedangkan

 prioritas $$ dan $$$ berturut-turut ber%umlah " dan * DAS# DAS prioritas $mengindikasikan bah.a DAS tersebut telah mengalami kekritisan lahan yang berat dan

harus segera direhabilitasi, dan se/ara ber%en%ang tingkat penanganannya bergilir dari

DAS prioritas $$ ke $$$# DAS dengan tingkat kekritisan lahan yang berat umumnya terkait

dengan beban tingkat kepadatan penduduk yang sangat tinggi dan pemanfaatansumberdaya alam yang intensif dan berlebih sehingga terdapat indikasi bah.a kondisi

DAS semakin menurun# Tanda atau indikasi adanya penurunan daya dukung DAS adalah

adanya peningkatan ke%adian tanah longsor, erosi dan sedimentasi, ban%ir, dankekeringan#

0ntuk menanggulangi tingkat kekritisan DAS maka bentuk penanggulangannya harusterpadu yaitu men/akup komponen biotik dan abiotik# Dalam ka%ian saat ini, titik berat

 pembahasan pada komponen abiotik, khususnya pada aspek hidrologi# &enurut

$nternational 1lossary of 2ydrology (*+, dalam Seyhan, *++!) bah.a hidrologi adalah

suatu ilmu yang berkaitan dengan air bumi, ter%adinya, peredaran dan distribusinya, sifat-sifat kimia dan fisikanya, dan reaksi dengan lingkungannya, termasuk hubungannya

dengan makhluk-makhluk hidup# Dalam kaitannya dengan pelatihan ini maka bagian

hidrologi yang akan diurai adalah siklus dan proses hidrologi, teknik pengukuran dan

 pendugaan data hidrologi, dampak perubahan hu%an dan penggunaan3penutup lahanterhadap debit sungai#

 SIKLUS DAN PROSES HIDROLOGI 

Ka%ian Siklus 2idrologi sangat bermanfaat dalam memahami konsep keseimbangan airdalam skala global hingga daerah aliran sungai (DAS) atau bahkan dalam skala lahan#

Dalam sub bagian ini akan di%elaskan definisi dan ilustrasi dari siklus hidrologi,

kemudian akan dilan%utkan hingga pembahasan proses yang ter%adi selama siklus tersebut berlangsung# Tu%uan dari ka%ian ini adalah memberikan pemahaman kualitatif dari proses

hidrologi fisis yang ter%adi pada sistem global hingga terutama DAS# &etode kuantitatif

dan teknik matematik yang terkait dengan pengumpulan, penggunaan data yang benar

dan interpretasi data klimatologi dan hidrologi akan di%elaskan lebih %auh pada sub bagianselan%utnya#

1. Siklus Hidrologi

Siklus 2idrologi adalah konsep dasar dalam ka%ian hidrologi dan merupakan konsepkeseimbangan atau nera/a air# Konsep ini mengenal empat fase perubahan 4at /air, yaitu

 penguapan, pen/airan, pembekuan, dan penyubliman atau dalam istilah hidrologi

men/akup evaporasi dan transpirasi, presipitasi, sal%u, dan lelehan sal%u atau kristal es#

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 2/10

Tenaga yang digunakan untuk berubah dari fase /air ke gas (evaporasi) dan

menggerakkannya ke atmosfer adalah energi radiasi surya# Proses berikutnya adalah

 pendinginan, kondensasi dan presipitasi5 selan%utnya akan diikuti oleh infiltrasi, limpasan permukaan, perkolasi dan kembali ke laut atau badan air yang lain# Proses sirkulasi dan

 perubahan fase 4at /air tersebut dikenal sebagai Siklus 2idrologi (lihat 1ambar *)#

1ambar *# Siklus 2idrologi (Sumber6 http633observe#ar/#nasa#gov3nasa3earth3hydro/y/le3hydro#html)

&enurut 7iersum (*++, dalam 8ieshout, tanpa tahun) selama siklus atau sub siklus

hidrologi maka air akan mempengaruhi kondisi lingkungan baik se/ara fisik, kimia

ataupun biologi# 9fek fisik akan terlihat selama proses gerakan air sehingga menimbulkanerosi pada bagian hulu dan sedimentasi pada bagian hilir# 9fek kimia terlihat setelah

 proses kimia.i antara air yang mengandung bahan larutan tertentu dengan kimia batuan

sehingga batuan tersebut terlapukkan, sedangkan efek biologi terutama sebagai media

transport bagi perpindahan binatang karang serta media bagi pertumbuhan tanaman#

Analisis kuantitatif dari konsep siklus hidrologi dapat didekati dengan dua /ara yang

 berbeda, yaitu sederhana dan komplek# Pendekatan sederhana berlandaskan pada persamaan kontinuitas dalam bentuk nera/a air atau hidrologi (lihat Persamaan *)

 Inflow = Outflow Storage ############################### *#

Persamaan #*# /enderung hanya memperhatikan aliran masuk dan keluar serta /adangan

air tapi tidak memperhatikan proses yang ter%adi di antara keduanya, sehingga dari

 pandangan konsep mekanistik maka pendekatan pertama kurang sempurna# :erdasarkanketerbatasan tersebut maka pendekatan kedua yang lebih komplek layak untuk

diperhitungkan# Pendekatan kuantitatif kedua dari siklus hidrologi adalah dia.ali dengan

 pengertian bah.a suatu siklus dibatasi oleh kondisi fisik tertentu seperti DAS atausebidang lahan, dan di dalamnya menerima masukan (input ), proses, dan keluaran

(output )# &asukan (input ) men/akup presipitasi dengan berbagai bentuknya# Keluaran

(output ) men/akup dua keluaran utama yaitu evaporasi dan limpasan serta bo/oran akifer,sedangkan proses meliputi berbagai transfer air yang ter%adi dalam system siklus tersebut#

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 3/10

Pendekatan kedua ini apabila dika%i lebih %auh bentuknya sama dengan pendekatan

 pertama yaitu nera/a air atau hidrologi, namun prosedur perhitungannya lebih komplek

(lihat Persamaan )

 P – (Q + E! L = S ############################### #

dimana6

P ; presipitasi total

< ; total limpasan dan aliran sungai termasuk aliran air bumi9T ; total evaporasi dan transpirasi

8 ; bo/oran (leakage) air yang keluar dari system atau bo/oran air yang masuk ke dalam

sistemS ; perubahan /adangan air dalam sistem dan dipertimbangkan setiap periode .aktu

tertentu

&etode untuk mengukur dan mengestimasi unsur-unsur yang terdapat dalam Persamaan

* dan # akan dibin/angkan lebih %auh dalam ka%ian atau analisis nera/a air se/ara khusus,yaitu nera/a air lahan, daerah aliran sungai dan global#

2. PROSES HIDROO!I

Ka%ian proses hidrologi men/akup pembahasan sederetan unsur-unsur yang terdapat

dalam siklus hidrologi# Se/ara garis besar dalam ka%ian ini proses hidrologi akan dipilah %adi dua, yaitu ketika masih ada di atmosfer dan setelah ada di daratan# Ka%ian pertama

dimasukan dalam ka%ian air di atmosfer dan yang terangkum di dalamnya adalah

evaporasi, transpirasi, kondensasi dan presipitasi5 sedangkan ka%ian kedua adalah ka%ian

air di atas dan ba.ah muka bumi yaitu meliputi intersepsi, infiltrasi, perkolasi, airbumidan limpasan permukaan#

Ka%ian air di atmosfer dapat dilihat pada materi klimatologi sedangkan pada tulisan ini

titik berat pembahasan pada air yang ada di atas dan ba.ah muka bumi# Air dari presipitasi yang %atuh di muka bumi dapat dipilah %adi kelompok berdasarkan lokasi

 %atuhnya, yaitu vegetasi dan atau lahan terbangun (building area) serta tanah permukaan#

Air presipitasi yang tertangkap3terintersepsi oleh vegetasi, sebagian akan menguap dansebagian lain akan %atuh ke tanah permukaan melalui proses drip, stem  flow, dan through 

 fall # Air dari tetesan ta%uk daun ataupun aliran batang tersebut akan masuk ke tanah

 permukaan (top soil ) melalui proses infiltrasi bersama dengan air presipitasi yang %atuh

langsung ke permukaan tanah# Tahap lan%utan setelah proses infiltrasi adalah perkolasiyaitu mengisi lapisan tanah %enuh ( saturation zone) dan menambah /adangan airbumi

( groundwater )# Air hasil proses infiltrasi dan perkolasi akan bergerak menu%u ke daerah

yang tekanan hidroliknya rendah dan keluar sebagai mata-air di sungai, danau ataupunlaut#

Apabila intensitas presipitasi tinggi sedangkan kapasitas maksimum infiltrasi telah

terlampaui maka tahap selan%utnya adalah terbentuknya tegangan tipis dari air presipitasi

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 4/10

di permukaan tanah ( surface detention)# Tegangan ini akan semakin menebal untuk

kemudian mengalir se/ara laminar hingga turbulen di atas permukaan tanah yaitu menu%u

ke daerah yang topografinya lebih rendah# 1erakan air di atas permukaan tanah tersebutdikenal sebagai overland   flow atau surface runoff # Air dari limpasan permukaan ( surface 

runoff ) akan bergerak atau mengalir menu%u sungai (channel flow), kemudian dilan%utkan

menu%u laut# Air yang terdapat di badan air (sungai, danau ataupun laut), tanah danvegetasi akan mengalami proses evaporasi untuk kemudian men%adi presipitasi kembali

dan mengikuti daur hidrologi selan%utnya#

 PENGUKURAN DAN PENDUGAAN DAA HIDROLOGI 

Tahap a.al dalam ka%ian hidrologi adalah bagaimana /ara mengukur dan menduga datahidrologi# Data hidrologi dapat diperoleh dengan dua /ara yaitu langsung dan tidak

langsung, data pertama antara lain infiltrasi, tinggi muka sungai dan kedalaman muka

airtanah 5 sedangkan data kedua antara lain debit air, ataupun hidrograf aliran# Debit air permukaan pada suatu outlet  diperoleh dari hasil perkalian antara ke/epatan aliran air

terhadap luas penampang basahnya# 2idrograf aliran diturunkan dari data tinggi muka air 

 per satuan .aktu terhadap kurva3lengkung kalibrasi#

Data hidrologi umumnya diukur pada suatu lokasi (posisi lintang, bu%ur) dan batastertentu# :atas atau boundary yang sering digunakan adalah Daerah Aliran Sungai

(DAS)# 'amun, untuk ka%ian lebih detil batas hamparan lahan (misal6 dataran aluvial di

Pantai 0tara =a.a) %uga sering digunakan#

1. "or#om$tri D%S

&orfometri adalah nilai kuantitatif dari parameter-parameter yang terkandung pada suatu

daerah aliran sungai (DAS)# Parameter morfometri DAS diantaranya adalah batas dan

luas DAS, pan%ang sungai utama, orde sungai, dan tingkat kerapatan drainase#

:atas DAS yang tergambar pada suatu peta %aringan sungai adalah batas artifi/ial atau

 batas buatan, karena pada kenyataannya batas tersebut tidak tampak di lapangan# :atastersebut meskipun tidak tampak di lapangan tetapi pada kenyataannya, batas tersebut

membatasi %umlah air hu%an yang %atuh di atasnya# :atas DAS besar tersusun atas

 beberapa sub-DAS, dan sebuah sub-DAS kemungkinan tersusun oleh beberapa sub-sub-

DAS dan untuk %elasnya lihat ilustrasi berikut (lihat 1ambar )#

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 5/10

1ambar # :atas DAS hingga Sub-DAS (Strahler, *+>)

:anyak-sedikitnya %umlah air hu%an yang diterima suatu DAS, bergantung atas luas atau

tidaknya DAS tersebut serta tegas-tidaknya batas antar DAS# DAS yang memiliki luasan

 besar tentunya akan menghasilkan debit pun/ak yang lebih besar daripada DAS yangke/il# Prediksi debit pun/ak se/ara relatif dapat didekati selain dengan luas DAS adalah

dengan bantuan bentuk DAS# Apabila diasumsikan intensitas hu%an, luas dan topografi

dua buah DAS adalah sama tapi bentuk DAS-nya berbeda (misal pan%ang dan bulat)maka karakteristik alirannya dapat diperbandingkan se/ara relatif# :entuk DAS pan%ang

akan memiliki .aktu men/apai pun/ak yang lebih lama daripada bentuk DAS bulat5

sedangkan debit DAS berbentuk bulat adalah lebih besar daripada bentuk DAS yang pan%ang# $lustrasi berbagai bentuk DAS beserta debit pun/ak yang digambarkan dalam bentuk kurva hidrograf aliran dapat dilihat pada 1ambar "#

1ambar "# :entuk 2idrograf Daerah Aliran Sungai dan 8impasan (Seyhan, *++!)

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 6/10

?rde sungai adalah nomor urut setiap segmen sungai terhadap sungai induknya# &etode

 penentuan orde sungai yang banyak digunakan adalah Strahler# Sungai orde * menurut

Starhler adalah anak-anak sungai yang letaknya paling u%ung dan dianggap sebagaisumber mata air pertama dari anak sungai tersebut# Segmen sungai sebagai hasil

 pertemuan dari orde yang setingkat adalah orde , dan segmen sungai sebagai hasil

 pertemuan dari dua orde sungai yang tidak setingkat adalah orde sungai yang lebih tinggi#$lustrasi dari penggunaan metode Strahler tersebut dapat dilihat pada 1ambar # &etode

lain dalam penentuan orde sungai ini antara lain adalah metode 2orton, Shreve, dan

S/heideger#

1ambar # Penentuan ?rde Sungai Dengan &etode Strahler (Strahler, *+>)

Pan%ang sungai utama sebagai morfometri ketiga dalam ka%ian ini akan menun%ukkan

 besar atau ke/ilnya suatu DAS serta kemiringan sungai utama yang lebih-kurang identik

dengan kemiringan DAS# Kemiringan sungai utama akan berpengaruh terhadapke/epatan aliran, maksudnya semakin tinggi kemiringan sungai utama maka semakin

/epat aliran air di saluran untuk men/apai outlet atau .aktu konsentrasinya semakin

 pendek#

Sungai utama beserta anak-anak sungainya membentuk pola aliran tertentu# =umlah

 pan%ang seluruh alur sungai dibagi dengan luas DAS disebut kerapatan drainase# &enurut

8insley (*+ dalam Tikno, *++) menyatakan bah.a kerapatan drainase atau drainagedensity mempunyai hubungan dengan tingkat penggenangan# 'ilai kerapatan kurang dari* menun%ukkan bah.a DAS tersebut sering tergenang atau drainasenya buruk, sedangkan

kerapatan drainase * @ > mengindikasikan bah.a DAS tersebut tidak pernah tergenang

atau drainasenya baik#

2. P$ngukuran &olum$ %liran Sungai

Debit atau la%u volume aliran sungai umumnya dinyatakan dalam satuan volum per

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 7/10

satuan .aktu, dan diukur pada suatu titik atau outlet yang terletak pada alur sungai yang

akan diukur# :esar debit atau aliran sungai diperoleh dari hasil pengukuran ke/epatan

aliran yang melalui suatu luasan penampang basah# &etode pengukuran debit ini dikenaldengan istilah metode ke/epatan-luas (velocity-area method )# :entuk persamaan ini dapat

diekspresikan sebagai berikut6

< ; Av ############################################ "#

di mana6< ; la%u volume aliran (/fs atau m"3detik)

A ; luas penampang melintang alur sungai (f atau m)adalah ke/epatan rata-rata pada

v ; penampang melintang alur sungai (ft3se/ atau m3detik)

Ke/epatan aliran tersebut dapat diukur se/ara manual ataupun dengan alat /urrent meter#

Pengukuran ke/epatan aliran sungai dengan /urrent meter umumnya harus

memperhatikan karakteristik alur sungai terutama lebar dan dalamnya alur# :erdasarkan

karakteristik alur tersebut maka ada tipe pengukuran ke/epatan aliran, yaitu tipe satutitik hingga lima titik untuk rin/inya lihat Tabel *#

Data debit sungai dengan menggunakan hasil pengukuran luas penampang basah dan

ke/epatan aliran umumnya telah direkap dan diformulasikan dalam suatu persamaan dan

kurva tinggi muka air-debit aliran sungai atau lebih dikenal dengan istilah stage-dis/hargerating /uve yang senantiasa dikoreksi untuk setiap kurun .aktu atau peristi.a tertentu#

:erdasarkan persamaan atau kurva tersebut maka pengukuran di lapangan hanya

men/akup tinggi muka air sungai tiap .aktu (stage-hydrograph)# Penggabungan dan

analisis kedua kurva tersebut akan menghasilkan kurva hidrograf aliran (dis/hargehydrograph) yang sangat bermanfaat dalam analisis hidrologi lebih lan%ut# 'amun,

umumnya data debit hasil pengukuran hanya terdapat pada DAS besar sehingga untuk

analisis pada DAS ke/il sering kali kesulitan# 0ntuk mengatasinya maka dikembangkanmetode prediksi limpasan dan aliran sungai yang identik atau pengembangan lebih %auh

dari analisis debit#

Tabel *# Pengukuran Ke/epatan Aliran ata-rata pada Penampang Bertikal

3. Pr$diksi &olum$ %liran Sungai

Apabila data debit sungai hasil pengukuran tidak ada maka metode tidak langsung perlu

dikembangkan# Parameter hidrologi yang terkait dengan volume aliran sungai dan dapat

diukur se/ara tidak langsung adalah total volume limpasan atau kuantitas luaran DAS danla%u debit maksimum# Debit maksimum adalah salah satu parameter penting yang sering

digunakan dalam evaluasi ran/ang bangunan air dimana %umlah atau volume limpasan

akan sangat menentukan ukuran serta kekuatan bangunan tersebut#

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 8/10

 Estimasi Debit Puncak 

Debit pun/ak pada suatu DAS dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rasional#Persamaan ini pertama kali dikembangkan oleh &ulvaney (*, dalam S/hul4, *+) di

$rlandia# &ulvaney (*) merekomendasikan bah.a persamaan ini sebaiknya digunakan

untuk DAS ke/il dengan ukuran kurang dari *!! a/re atau !#* mil# Apabila persamaanini akan digunakan untuk DAS besar maka efek air yang tertahan pada depresi atau

/ekungan harus dipertimbangkan dan dimasukkan dalam persamaan tersebut# Persamaan

rasional diekspresikan sebagai 6

<p ; !#CiA ################################# #

di mana6<p; debit pun/ak (m"3detik)

C ; koefisien limpasan (rasio tebal limpasan dan tebal /urah hu%an)

i ; intensitas hu%an (mm3%am) ketika lama hu%an (tr) pada DAS tersebut sama dengan

.aktu konsentrasinya (t/)A ; luas DAS ( km)

Persamaan lain adalah yang dikembangkan oleh :urkli-iegler6

< ; CiA ES3AFG!#> ####################################### >#

di mana6

< ; debit pun/ak (/fs)

C ; koefisien limpasan$ ; intensitas hu%an (in/h3%am)

A ; luas DAS

S ; kemiringan permukaan tanah rata-rata

7aktu konsentrasi dapat didekati dengan menggunakan persamaan Kirpi/h, dan apabila

 persamaan ini diterapkan untuk DAS maka ekspresi dari persamaan tersebut adalah6

di mana 8 adalah pan%ang %arak dari tempat ter%auh di DAS sampai outlet, diukur

menurut %alannya air di sungai (feet) dan s adalah kemiringan rata-rata DAS (268)

:erdasarkan beberapa ka%ian persamaan rasional ini sering memberikan hasil yang overestimasi atau lebih besar daripada hasil pengukuran (S/hul4, *+)# 'amun, apabila

dilihat dari sisi keamanan maka hasil perhitungan debit pun/ak adalah lebih aman,

meskipun se/ara hidroekonomis hasil perhitungan ini kurang baik karena menimbulkan biaya tinggi#

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 9/10

'. Estimasi &olum$ im(asan P$rmukaan

=ika tidak ada informasi kuantitatif tentang kuantitas dan .aktu limpasan dan aliran

sungai pada suatu DAS, maka volume limpasan dapat diestimasi dengan menggunakankarakteristik fisik DAS dan data hu%an sebagai masukan# &etode estimasi itu disebut

metode :ilangan Kurva (Curve 'umber) yang dikembangkan oleh SCS (the Soil

Conservation Servi/es)# Pada metode ini, besarnya limpasan berbanding lurus dengan besarnya /urah hu%an dan hubungan tersebut diekspresikan sebagai berikut6

di mana6< ; volume limpasan (dinyatakan dalam 6 mm)

P ; /urah hu%an (mm)

S ; beda potensial maksimum antara tebal /urah hu%an dan limpasan permukaan (mm), pada

saat a.al hu%an# 2al ini merepresentasikan kondisi penutup lahan3tanah hidrologisdan men/erminkan kapasitas infiltrasi, lengas a.al dan penutup lahannya

Dalam ka%ian lebih lan%ut nilai S dapat didekati dengan konsep :ilangan Kurva (C') #

Konsep ini menganut pengertian adanya faktor urutan atau rating, yaitu sebagai akibat

adanya pengaruh tanah dan kondisi penutup lahan terhadap besar-ke/ilnya limpasan#Kaitan :ilangan Kurva dengan nilai S dapat diekspresikan sebagai berikut6

SCS sebagai lembaga yang melahirkan konsep :ilangan Kurva telah mengembangkang

hubungan antara :ilangan Kurva terhadap %enis penggunaan3penutup lahan beserta

 perlakuan konservasinya, kondisi hidrologi dan %enis tanahnya# Pengembangan tersebut

di.u%udkan dalam bentuk tabel# Dan, khusus untuk ka%ian ini %enis tanah dibagi %adi kelompok besar# &asing-masing kelompok mendiskripsikan karakteristik tekstur

tanahnya yang sekaligus men/erminkan sifat atau potensi limpasannya, serta la%u

infiltrasi akhir dari tanah tersebut#

Suatu hal yang penting bah.a estimasi limpasan ini berdasarkan suatu ke%adian hu%an dan

 bukannya hu%an rata-rata bulanan ataupun tahunan# :erdasarkan hal tersebut maka besarnya limpasan yang disebabkan oleh suatu ke%adian hu%an sangat dipengaruhi oleh

 besarnya hu%an > hari sebelumnya# 2al ini terkait dengan kondisi lengas tanah a.al yang

sangat berpengaruh terhadap besarnya suatu limpasan# Khusus untuk $ndonesia maka

kondisi > hari a.al dikelompokkan %adi " A&C ( Antecendent Moisture Condition)6

Tabel # 'ilai A&C untuk 7ilayah $ndonesia

7/24/2019 Hidrologo Dasar I

http://slidepdf.com/reader/full/hidrologo-dasar-i 10/10