DAFTAR GAMBAR
2.2 Kapasitas Simpan Air
2.2.1
Neraca Air
Menurut Seyhan (1990) neraca air merupakan penafsiran kuantitatif dari daur hidrologi yang berupa persamaan yang menggambarkan prinsip bahwa pada selang waktu tertentu, masukkan air total pada suatu ruang tertentu harus sama dengan keluaran total ditambah perubahan bersih dalam cadangan. Perhitungan neraca air pada suatu daerah tangkapan (Thornwaite dan Mather, 1957) dapat dihitung dengan persamaan (1).
P = ET + ΔSt ... (1) dengan:
P : presipitasi (mm/bulan) ET : evapotranspirasi (mm/bulan) ΔSt : perubahan cadangan air (mm/bulan)
5
2.2.2
Presipitasi
Presipitasi terjadi apabila uap air atmosfer memiliki kelembaban yang tinggi. Air yang mencapai bumi dari atmosfer berbentuk hujan, hujan salju, hujan es, atau embun. Setelah mencapai permukaan bumi, air hujan tersebut dapat menjadi air limpasan permukaan, permukaan penyimpanan air, es glacial, air untuk tanaman, air tanah, atau mungkin menguap kembali ke atmosfer. Penguapan laut adalah sumber terbesar (sekitar 90%) presipitasi (IIT, 2008). Presipitasi dalam segala bentuk (seperti salju, hujan batu es, dan hujan), jatuh ke atas vegetasi, batuan, permukaan tanah, permukaan air, dan saluran-saluran sungai (Seyhan, 1990).
Untuk mempelajari keadaan suatu daerah tangkapan sehubungan dengan curah hujannya. Analisis curah hujan dengan peluang tertentu dapat menggunakan persamaan Weibull. Metode Weibull merupakan suatu metode dalam memperkirakan nilai probalitas berdasarkan data yang ada.
... (2) dengan:
P : peluang
m : urutan kejadian berdasarkan besarnya n : jumlah tahun data pengukuran
2.2.3
Evapotranspirasi
Evapotranspirasi adalah proses yang mengembalikan air ke atmosfer sehingga melengkapi siklus hidrologi (IIT, 2008) Evapotranspirasi merupakan gabungan dari dua proses, yaitu evaporasi dan transpirasi. Evaporasi merupakan proses kembalinya uap air ke atmosfer, dimana dalam proses ini air yang ada di permukaan bumi baik di tanah, sungai, atau laut akan kembali ke atmosfer apabila disinar matahari hingga titik dimana berubah menjadi uap air atau gas. Transpirasi adalah proses hilangnya air dalam bentuk uap air dari jaringan tanaman.
Evapotranspirasi yang digunakan ada dua macam, yaitu evapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual. Evapotranspirasi potensial adalah kemungkinan jumlah air yang dapat menguap dalam kondisi optimal diantara persediaan air. Sedangkan evapotranspirasi aktual merupakan evapotranspirasi yang terjadi pada keadaan sebenarnya.
Pendugaan nilai evapotranspirasi potensial dilakukan dengan menggunakan data iklim. Beberapa contoh pendugaan yang telah dikembangkan adalah metode Blaney Cridle, metode Thonthwaite, dan metode Penman.
Pendugaan nilai evapotranspirasi menggunakan software CROPWAT 8.0 yang pada tahun 1990 oleh FAO dimodifikasi dan dikembangkan menjadi rumus FAO Penman-Monteith (Alen et al,1998). Rumus FAO Penman-Monteith diuraikan dalam persamaan (3).
ET0 = ... (3) dengan :
ET0 : evapotransirasi acuan (mm/hari)
Rn : lama penyinaran matahari setara dengan evaporasi (MJ m-2 hari-1) G : kerapatan flux panas tanah (MJ m-2 hari-1)
T : temperatur harian rata-rata pada ketinggian 2 m (oC) u2 : kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m det-1) es : tekanan uap air jenuh (kPa)
ea : tekanan uap air actual (kPa)
6 : kemiringan kurva tekanan uap air (kPa oC-1)
: konstanta psikrometrik (kPa oC-1)
Perhitungan nilai ETP dapat dilihat pada persamaan (4).
ETP = Kc ET0 ... (4) dengan :
ETP : evapotranspirasi potensial (mm/hari) Kc : koefisien tanaman
Nilai evapotranspirasi potensial (ETP atau ETcrop) tergantung pada nilai evapotranspirasi acuan (ET0) dan koefisien tanaman.
Tabel 2. Koefisien tanaman (Kc)
Keterangan Kc Kebun campuran 0.80 Tegalan/ladang 0.90 Pemukiman 0 Sawah Irigasi 1.15 Semak belukar 0.80
Sawah tadah hujan 0.80
Rumput 0.80
Sumber : Doorenbos and Pruitt(1977)
2.2.4
Simpanan Air
Simpanan atau cadangan air merupakan besaran yang menunjukkan jumlah air tersedia di dalam suatu batasan ruang tertentu, yang merupakan hasil interaksi antara aliran masuk dan aliran keluar pada ruang tersebut.
Menurut Thornthwaite dan Mather (1957), kapasitas cadangan lengas tanah bergantung pada dua faktor yaitu jenis dan struktur tanah serta jenis tanaman yang terdapat pada permukaan tanah tersebut. Menurut Zelfi dalam Parapat (1997), besarnya cadangan lengas tanah pada suatu daerah perakaran dapat berubah-ubah dan dipengaruhi oleh kapasitas infiltrasi serta daya menahan air oleh tanah. Perubahan ini diidentifikasikan dengan adanya perubahan kelembaban pada zona perakaran. Menurut Thonthwaite dan Mather (1957), kapasitas simpanan air tanah (STo) dihitung dengan persamaan (5)
STo = (KLfc – KLwp)x dZ ………... (5) dengan :
KLfc : kadar lengas tanah kapasitas lapang (mm) KLwp : kadar lengas tanah titik layu permanen (mm) dZ : kedalaman jeluk tanah (mm)
Analisa perubahan cadangan lengas tanah pada suatu daerah, dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan (6):
ΔST = STi – ST(i-1) ... (6) dengan:
ΔST : perubahan cadangan lengas tanah
STi : cadangan lengas tanah pada bulan ke-i (mm/bulan)
Thornthwaite dan Mather (1957) telah memberikan pedoman untuk menentukan nilai kapasitas cadangan lengas tanah di daerah seperti terlihat pada Tabel 3.
7 Tabel 3. Nilai kapasitas cadangan lengas tanah berdasarkan tekstur tanah dan kelompok tanaman Klasifikasi tanaman Tekstur tanah Air tersedia
(mm/ m) Daerah perakaran (m) Cadangan lengas tanah (mm) Tanaman berakar dangkal Pasir halus 100 0.50 50
Lempung berpasir halus 150 0.50 75
Lempung berdebu 200 0.62 100 Lempung berliat 250 0.40 100 Liat 300 0.25 75 Tanaman berakar sedang Pasir halus 100 0.75 75
Lempung berpasir halus 150 1.00 150
Lempung berdebu 200 1.00 200 Lempung berliat 250 0.80 200 Liat 300 0.50 150 Tanaman berakar dalam Pasir halus 100 1.00 100
Lempung berpasir halus 150 1.00 150
Lempung berdebu 200 1.25 250 Lempung berliat 250 1.00 250 Liat 300 0.67 200 Tanaman buah- buahan Pasir halus 100 1.50 150
Lempung berpasir halus 150 1.67 250
Lempung berdebu 200 1.50 300
Lempung berliat 250 1.00 250
Liat 300 0.67 200
Tanaman hutan Pasir halus 100 2.50 250
Lempung berpasir halus 150 2.00 300
Lempung berdebu 200 2.00 400
Lempung berliat 250 1.60 400
Liat 300 1.17 350
Sumber : Thornthwaite dan Mather, 1957
2.2.5
Limpasan
Limpasan merupakan bagian dari presipitasi (juga kontribusi-kontribusi permukaan dan bawah permukaan) yang terdiri dari gerakan gravitasi air dan Nampak pada saluran permukaan dari bentuk permanen maupun terputus-putus (Seyhan, 1990). Jika evapotranspirasi potensial lebih kecil dibandingkan dengan evapotranspirasi aktual, maka akan terjadi defisit air. Hal ini ditunjukan dalam persamaan (7):
D = ETP – ETa ... (7) dengan:
D : defisit (mm/bulan)
ETa : evapotranspirasi aktual (mm/bulan)
Setelah simpan air telah mencapai kapasitas cadangan lengas tanah (water holding capacity), kelebihan curah hujan akan dihitung sebagai CHlebih. Air ini merupakan kelebihan setelah air tanah terisi kembali. Dengan demikian CHlebih dihitung sebagai nilai curah hujan dikurangi dengan nilai evapotranspirasi. Selanjutnya, CHlebih akan menjadi limpasan dan pengisian air tanah. CHlebih ditentukan dengan persamaan:
S = P – ETP - ΔST ... (8) dengan:
8 Curah hujan lebih kemudian akan diturunkan dalam bentuk limpasan dan pengisian air tanah. Besarnya limpasan sebanding dengan proporsi koefisien limpasan pada wilayah tersebut. Sedangkan besarnya pengisian air tanah merupakan sisa nilai curah hujan lebih yang tidak menjadi limpasan. Total limpasan dan pengisian air tanah dapat dikelola dan dijadikan suplai air. Untuk menduga besaran limpasan yang terjadi di suatu wilayah, perlu diketahui nilai koefisien aliran permukaan. Schwab et al (1981) menyatakan bahwa koefisien aliran permukaan (C) didefinisikan sebagai nisbah laju puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor utama yang mempengaruhi C adalah laju infiltrasi tanah, tanaman penutup dan intensitas hujan. Nilai C untuk DAS pertanian bagi tanah kelompok hidrologi B tertera pada Tabel 4. Frekuensi terjadinya hujan mempengaruhi debit air dalam DAS.
Tabel 4. Koefisien limpasan (C) untuk daerah tangkapan air lahan pertanian (kelompok tanah B) No Tanaman Penutup Tanah dan
Kondisi Hidrologi
Koefisien C untuk Laju Hujan
25 mm/jam 100 mm/jam 200 mm/ jam
1 Tanaman dalam baris, buruk 0.63 0.65 0.66
2 Tanaman dalam baris, baik 0.47 0.56 0.62
3 Padian, buruk 0.38 0.38 0.38
4 Padian, baik 0.18 0.21 0.22
5 Padang rumput potong, pergiliran
tanaman, baik 0.29 0.36 0.39
6 Padang rumput potong,
penggembalaan tetap, baik 0.02 0.17 0.23
7 Hutan dewasa, baik 0.02 0.10 0.15
Sumber : Schwab, et al, (1981)