KLIMATOLOGI; Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, Contoh Aplikasi Hidrologi dalam Pengelolaan Sumber Daya Air (Seri Hidrologi), oleh Soewarno
Hak Cipta © 2015 pada penulis GRAHA ILMU
Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283
Telp: 0274-889398; Fax: 0274-889057; E-mail: info@grahailmu.co.id
Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memper banyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.
ISBN: 978-602-262-442-4 Cetakan Pertama, tahun 2015
BAB ...
KATA PENGANTAR
a a aCurah hujan adalah faktor utama yang mengendalikan proses siklus hidrologi di dalam suatu daerah aliran sungai (DAS). Banjir dan kekeringan sudah merupakan bencana yang rutin terjadi. Oleh karena itu pengelolaan sumber daya air yang mencakup kegiatan merencanakan, melaksanakan, memantau dan evaluasi penyelenggaraan konservasi sumber daya air, pendayagunaan sumber daya air dan pengendalian daya rusak air tidak akan lepas dari tersedianya data hujan runtut waktu yang merupakan salah satu data informasi hidrologi. Terjadinya hujan harus ada pra kondisi tertentu dari unsur data iklim yang tercakup di dalam bagian ilmu klimatologi.
Untuk mendukung pengelolaan sumber daya air, UU No 7 tahun 2004, tentang Sumber Daya Air, telah mengamanatkan kepada kita, perlunya sistem informasi hidrologi. Pada lampiran Peraturan Presiden Republik Indonesia nomor 28 tahun 2012, tentang Kebijakan Pengelolaan Sistem Hidrologi, Hidro-meteorologi dan Hidrogeologi pada tingkat nasional, menyatakan bahwa data hidrologi yang akurat, benar, berkesinambungan dan tepat waktu menjadi salah satu faktor yang sangat menentukan ter-selenggaranya pengelolaan sumber daya air yang optimal. Kedekatan antara ilmu hidrologi dengan sumber daya air dapat diibaratkan dengan peribahasa, seperti selembar daun sirih, meskipun agak berbeda warna ke dua sisinya namun bila digigit rasanya sama, artinya kedua bidang ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Pernyataan pada peribahasa tersebut mengingatkan kita, bahwa pengelolaan sumber daya air butuh data dan informasi hidrologi
Suatu hal yang tidak bisa dipungkiri bahwa terbentuknya informasi hidrologi untuk pengelolaan sumber daya air, tidak akan lepas dari data hidrologi runtut waktu dengan akurasi dan presisi yang tinggi, namun fakta menunjukkan bahwa kulitas data hidrologi belum seperti yang kita diharapkan. Seperti telah kita sadari bersama bahwa apabila data hidrologi hasil pengukuran lapangan salah, maka akan mendapatkan informasi hidrologi yang salah, serta dapat mengakibatkan kebijakan yang tidak sesuai kondisi lapangan. Oleh karena itu untuk mendapatkan data curah hujan dan data unsur iklim runtut waktu dengan akurasi dan presisi yang tinggi, pada buku ini diuraikan tentang metode pengukuran dan pengolahan data iklim seperti suhu udara, kelembaban udara, radiasi matahari, kecepatan angin, tekanan udara, evaporasi, evapotranspirasi, curah hujan. Semuanya itu disampaikan mulai BAB III sampai BAB
vi Klimatologi: Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, …
VI, dengan maksud untuk memudahkan pemahaman bagi para pemula yang belajar hidrologi, maka disajikan contoh-contoh perhitungan persoalan hidrologi yang sangat sederhana.
Sedangkan pada BAB I, menyampaikan pengertian dasar tentang hidrologi. Pada BAB II, bercerita tentang: (1) Jaringan Hidrologi, (2) Pengelolaan Sumber Daya Air-Jaringan Hidrologi–Teknosabo, men-cakup pengertian Daerah Aliran Sungai, Pengelolaan Sumberdaya Air, Teknosabo dalam Pengelolaan Sumber Daya Air, Upaya Mengukur Keberhasilan Aplikasi Teknosabo Berbasis Data Hidrologi, (3) Jaringan Hidrologi Telemetri, (4) Jaringan Hidrologi Telemetri dalam Aplikasi Teknosabo. Selanjutnya pada BAB II diakhiri dengan cerita tentang Persoalan Data Hujan dan Klimatologi dan Sumber Kesalahan data Hujan dan Klimatologi.
Pada bagian lampiran disajikan contoh sederhana aplikasi hidrologi pada kegiatan pengelolaan sumber daya air, antara lain tentang (1) Estimasi Banjir Rencana Ungauged Catchment dalam Rangka Perbaikan Trans Irian di Kabupaten Merauke, (2) Potensi Sumber Daya Air Danau Tage untuk Desain PLT Mikrohidro Kabupaten Paniai di Propinsi Papua, (3) Model Limpasan Tahunan (Annual Runoff) Ungauged Catchment di Pulau Jawa (4) Studi Hidrologi untuk Pemanfaatan Sumber Daya Air di SWS Sungai Ciujung-Ciliman, (5) Rasionalisasi Jaringan Hidrometri, (6) Karakteristik Hidrologi DAS Code sebagai Basis Pengelolaan SDA, (7) Rekayasa Teknik Hidrologi dan Hidraulik untuk Mempertahankan Kapasitas Waduk Wlingi, (8) Permasalahan Waduk Kecil yang Dibangun di Alur Sungai dengan Laju Sedimentasi Tinggi, (9) Teknosabo dengan Basis Analisis Hidrologi Sebagai Salah Satu Alternatif Konservasi Lahan di Wilayah Pegunungan, (10) Model Stokastik Debit Masukan Efektif Bulanan Danau Toba dan (11) Laju Berkurangnya Kapasitas Tampung Waduk dan Dampaknya terhadap Debit Inflow dari Hujan hasil Penerapan Teknologi Modifikasi Cuaca.
Contoh aplikasi hidrologi penulis lampirkan pada buku ini dengan maksud agar dapat lebih tersebar luas sehingga bermanfaat bagi para pemula yang berminat terhadap aplikasi hidrologi dalam kegiatan pengelolaan sumber daya air, dan oleh karena itu penulis tidak bermaksud lain kecuali hanya itu. Di samping itu bila di dalam tulisan yang termuat di dalam buku ini terdapat kekurangan dan kesalahan mohon masukan untuk koreksi dan perbaikan. Hal itu terjadi semata mata karena kekurangan dan keterbatasan kami dalam segala hal termasuk pengetahuan tentang hidrologi dan sumberdaya air serta aplikasi teknosabo.
Kepada semua teman-teman peneliti dan perekayasa yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu persatu, serta semua staf di Balai Hidrologi dan Tata Air dan di Balai Sabo, Pusat Litbang Sumber Daya Air, yang telah banyak memberikan data, masukan dan pengalaman praktis baik secara langsung ataupun tidak langsung serta sumbangan serta keikhlasannya tentang hasil litbang yang penulis gunakan sebagai acuan pada buku ini, untuk semuanya itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih. Semoga Allah SWT membalas kesemuanya itu dengan yang lebih baik kepada teman-teman tersebut. Akhirnya, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Graha Ilmu yang telah menerbitkan buku ini.
Sleman, Yogyakarta Soewarno
BAB ...
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR xiii
DAFTAR TABEL xxiii
BAB I PENDAHULUAN 1
A. Pengertian Umum 1
B. Hidrologi di Indonesia 4
C. Siklus Hidrologi 6
D. Volume Air di Bumi 7
E. Wilayah Sungai dan Daerah Pengaliran Sungai 8
F. Neraca Air 19
1. Neraca Air di DPS 19
2. Neraca Air DPS Suatu Kawasan 20
3. Neraca Air Waduk 22
BAB II JARINGAN HIDROLOGI DAN APLIKASI TEKNOSABO 25
A. Pengertian Umum 25
B. Masalah 25
C. Jumlah dan Kerapatan Pos Hidrologi 27
1. Jaringan Pos Hidrometri 27
2. Jaringan Pos Hujan 33
3. Jaringan Pos Klimatologi 35
4. Jaringan Pos Air Tanah 36
viii Klimatologi: Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, …
D. Pengelolaan Sumber Daya Air 38
1. Daerah Aliran Sungai 39
2. Pengelolaan Sumber Daya Air 39
3. Teknosabo dalam Pengelolaan Sumber Daya Air 44
4. Upaya Mengukur Keberhasilan Aplikasi Teknosabo dalam Pengelolaan SDA 67
5. Konsep Sabo Jangkar 69
6. Perspektif Aplikasi Teknosabo 72
E. Jaringan Hidrologi Telemetri 75
F. Jaringan Hidrologi Telemetri dalam Teknosabo 77
1. Jaringan Hidrologi Telemetri Aliran Lahar 77
2. Jaringan Hidrologi Telemetri Aliran Lahar Gunung Semeru 83
3. Jaringan Hidrologi Telemetri Aliran Lahar Gunung Merapi 91
4. Radar Cuaca Jaringan Hidrologi Telemetri Gunung Merapi 92
G. Persoalan Data Curah Hujan dan Klimatologi 95
1. Jumlah Pos Hujan Suatu DAS 95
2. Distribusi Spasial Pos Hujan 96
3. Kualitas Data Hujan 96
H. Kesalahan Data Curah Hujan dan Klimatologi Jaringan Hidrologi Non Telemetri 99
BAB III METODE PENGUKURAN DAN PENGOLAHAN DATA IKLIM 105
A. Pengertian Umum 105
B. Pos Klimatologi 105
C. Pengukuran Suhu Udara 111
1. Pengertian Umum 111
2. Peralatan Pengukuran Suhu Udara 111
3. Perhitungan Suhu Udara 116
4. Suhu Udara Indonesia 121
D. Pengukuran Kelembapan Udara 122
1. Pengertian Umum 122
2. Peralatan Pengukuran Kelembapan 126
3. Perhitungan Kelembapan Relatif 128
4. Kelembapan Udara di Indonesia 136
E Pengukuran Radiasi Matahari 137
1. Pendahuluan 137
2. Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari 138
3. Pengukuran Intensitas Radiasi Matahari 145
4. Radiasi Matahari di Indonesia 155
F. Pengukuran Kecepatan dan Arah Angin 158
1. Pengertian Umum 158
Daftar Isi ix
3. Perhitungan Kecepatan Angin 160
4. Kecepatan dan Arah Angin di Indonesia 163
G.. Pengukuran Tekanan Udara 164
BAB IV METODE PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN EVAPORASI 169
A. Pengertian Umum 169
B. Alat Ukur Penguapan 170
1. Atmometer 171
2. Evaporigraf 171
3. Panci Penguapan 171
C. Perhitungan Laju Penguapan Data Panci Penguapan 174
1. Pelaksanaan Pengukuran 174
2. Cara Pengukuran dan Perhitungan 175
D Menaksir Laju Penguapan Muka Air Bebas 177
1. Metode Budget Air 177
2. Metode Budget Energi 179
3. Metode Pemindahan Massa 182
4. Metode Gabungan 184
BAB V MEMPERKIRAKAN EVAPOTRANSPIRASI 197
A. Pengertian Umum 197
B. Mengukur Evapotranspirasi 198
1. Percobaan Lisimeter 198
2. Metode Inflow-Outlow 199
C. Metode Perhitungan Evapotranspirasi Rujukan 201
1. Model Temperatur 201
a. Metode Thornthwaite 201
b. Metode Blaney dan Criddle 204
c. Metode Hamon 206
2. Model Temperatur dan Kelembapan Relatif 207
a. Metode David dan Metode Prescott 207
b. Metode Ivanov dan Metode Hargreaves 208
3. Model Radiasi Global 209
a. Metode Hargreaves Rs dan Metode Stephen 209
b. Metode FAO Tanpa Koreksi dan Metode Makkink 210
c. Metode Turc 211
4. Model Radiasi Bersih 212
5. Model Kombinasi 214
6. Model Regresi 218
x Klimatologi: Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, …
E. Perhitungan Evapotranspirasi Tanaman 220
1. Menentukan Evapotranspirasi Rujukan 221
2. Menentukan Koefisien Tanaman 224
F. Memperkirakan Evapotranspirasi Aktual 225
BAB VI METODE PENGUKURAN DAN ANALISIS CURAH HUJAN 231
A. Pengertian Umum 231
B. Pengukuran Curah Hujan 233
1. Pemilihan Lokasi Pengukuran 235
2. Jenis Alat Ukur Hujan 236
3. Cara Pengukuran 242
C. Metode Perhitungan Tebal Hujan 245
D. Analisis Data Hujan 251
1. Pengecekan Kualitas Data Hujan 251
2. Pengisian Data Kosong 255
3. Tebal Hujan Rata-rata DPS 258
a. Metode Rata-rata Arithmatik 259
b. Metode Poligon Thessen 259
c. Metode Isohiet 260
4. Perhitungan Intensitas Hujan 262
a. Hubungan Tebal Hujan Terhadap Durasi 262
b. Hubungan Intensitas Hujan Terhadap Durasi 265
c. Kurva Frekuensi Durasi – Intensitas 268
5. Kurva Massa Hujan 273
6. Hujan Berpeluang Maksimum 275
7. Intensitas Hujan Maksimum dan Debit Maksimum 276
a. Aplikasi Rumus Rasional 276
b. Metode Rasional Modifikasi 281
c. Hubungan Intensitas Hujan – Koefisien Aliran – Indeks Ø 282
d. Waktu Konsentrasi 283
E. Uji Kesamaan Jenis Data Hujan 284
F. Potensi Curah Hujan di Indonesia 288
G. Memperkirakan Debit Puncak Banjir Pulau Jawa dan Sumatera Berbasis Daya 289
Hujan dan Karakteristik DPS
DAFTAR PUSTAKA 303
LAMPIRAN 315
Lampiran 1 Estimasi Banjir Rencana UngaugedCatchment dalam Rangka Perbaikan Trans Irian 317
di Kabupaten Merauke
Lampiran 2 Potensi Sumber Daya Air Danau Tage untuk Desain PLT Mikrohidro Kabupaten 327
Paniai di Propinsi Papua
