PENGUAPAN
PENGUAPAN
KompetensiKompetensi: : Memahami tentang dasarMemahami tentang dasar--dasar hidrologi, parameter hidrologi (hujan, dasar hidrologi, parameter hidrologi (hujan, klimatologi dan aliran), metode
klimatologi dan aliran), metode--metode metode analisis serta aplikasinya dalam rekayasa analisis serta aplikasinya dalam rekayasa teknik sipil.
teknik sipil.
Sub KompetensiSub Kompetensi: : Mahasiswa mampu Mahasiswa mampu menghitung kehilangan hujan oleh proses menghitung kehilangan hujan oleh proses evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi beserta metode yang digunakan dan beserta metode yang digunakan dan mempersiapkan analisis nilai penguapan mempersiapkan analisis nilai penguapan dalam analisis hidrologi secara
Pengertian Umum
Pengertian Umum
Penguapan merupakan salah satu
Penguapan merupakan salah satu
mata rantai proses dalam siklus
mata rantai proses dalam siklus
hidrologi. Penguapan dapat terjadi
hidrologi. Penguapan dapat terjadi
di semua permukaan yang
di semua permukaan yang
mengandung air (
mengandung air (
moisture
moisture
),
),
seperti permukaan air, permukaan
seperti permukaan air, permukaan
tanah, permukaan tanaman,
tanah, permukaan tanaman,
permukaan yang tertutup tanaman
permukaan yang tertutup tanaman
dan lain sebagainya.
dan lain sebagainya.
Evaporasi
Evaporasi
Perubahan air menjadi uap air dan kembali Perubahan air menjadi uap air dan kembali ke atmosfir
ke atmosfir
Terjadi di permukaan (antarTerjadi di permukaan (antar--muka/muka/interface interface
udara udara--air)air)
Analisis Hidrologi
Analisis Hidrologi
Tidak semua analisis dalam hidrologi Tidak semua analisis dalam hidrologi memasukkan variabel penguapan sebagai memasukkan variabel penguapan sebagai bagian yang penting
bagian yang penting
analisis hidrologi untuk pengendalian banjir analisis hidrologi untuk pengendalian banjir besarnya penguapan dari tampungan air di besarnya penguapan dari tampungan air di alur sungai umumnya diabaikan
alur sungai umumnya diabaikan
Penguapan diperhitungkan pada analisis Penguapan diperhitungkan pada analisis hidrologi perencanaan ketersediaan air, hidrologi perencanaan ketersediaan air, perencanaan irigasi, neraca air (
perencanaan irigasi, neraca air (water water balance
balance) waduk. pengelolaan lahan () waduk. pengelolaan lahan (field field management
management). ).
Pembagian Penguapan
Pembagian Penguapan
Penguapan (Penguapan (evaporationevaporation))
proses perubahan dari zat cair atau proses perubahan dari zat cair atau padat menjadi gas. Lebih spesifik padat menjadi gas. Lebih spesifik penguapan adalah proses transfer air penguapan adalah proses transfer air dari permukaan bumi ke atmosfir. dari permukaan bumi ke atmosfir.
Transpirasi (Transpirasi (transpirationtranspiration))
penguapan air yang terserap tanaman, penguapan air yang terserap tanaman, tidak termasuk penguapan dari
tidak termasuk penguapan dari
permukaan tanah. Setiap hari tanaman permukaan tanah. Setiap hari tanaman yang tumbuh secara aktif melepaskan yang tumbuh secara aktif melepaskan uap air 5 sampai 10 kali sebanyak air uap air 5 sampai 10 kali sebanyak air yang dapat ditahan.
Pembagian Penguapan
Pembagian Penguapan
Evapotranspirasi (Evapotranspirasi (evapotranspirationevapotranspiration)) penguapan yang terjadi dari permukaan penguapan yang terjadi dari permukaan bertanaman. Sekitar 95.000 mil kubik/thn bertanaman. Sekitar 95.000 mil kubik/thn air menguap ke angkasa. Hampir 80.000 air menguap ke angkasa. Hampir 80.000 mil kubik menguapnya dari lautan.
mil kubik menguapnya dari lautan.
Evapotranspirasi potensial (Evapotranspirasi potensial (potential potential evapotranspiration
evapotranspiration))
evapotranspirasi yang terjadi apabila evapotranspirasi yang terjadi apabila kandungan air (
kandungan air (moisture supplymoisture supply) tidak ) tidak terbatas.
terbatas.
Evapotranspirasi nyata (Evapotranspirasi nyata (actual actual evapotranspiration
evapotranspiration))
evapotranspirasi yang terjadi
evapotranspirasi yang terjadi sangat sangat tergantung dari ketersediaan air tergantung dari ketersediaan air
Faktor Meteorologis
Faktor Meteorologis
Suhu
Suhu
Agar terjadi penguapan maka
Agar terjadi penguapan maka
diperlukan panas di dalam air yang
diperlukan panas di dalam air yang
manjadi dingin pada saat terjadi
manjadi dingin pada saat terjadi
penguapan.
penguapan.
Kelambaban (humidity)
Kelambaban (humidity)
Apabila suhu udara naik, maka
Apabila suhu udara naik, maka
kelembaban akan turun, begitu
kelembaban akan turun, begitu
juga sebaliknya. Oleh sebab itu bila
juga sebaliknya. Oleh sebab itu bila
kelembaban udara naik dan suhu
kelembaban udara naik dan suhu
turun maka laju penguapan akan
turun maka laju penguapan akan
turun
Faktor Meteorologis
Faktor Meteorologis
Tekanan udara (barometer)
Tekanan udara (barometer)
tekanan udara diikuti
tekanan udara diikuti
perubahan faktor meteorologi
perubahan faktor meteorologi
lain, seperti angin, suhu
lain, seperti angin, suhu
Angin
Angin
makin tinggi kecepatan angin,
makin tinggi kecepatan angin,
maka laju penguapan juga
maka laju penguapan juga
akan bertambah
akan bertambah
Faktor fisik/geografis
Faktor fisik/geografis
Kualitas air
Kualitas air
Apabila di dalam air tertahan
Apabila di dalam air tertahan
bahan
bahan--bahan tertentu maka
bahan tertentu maka
tekanan uap air dipermukaan akan
tekanan uap air dipermukaan akan
berkurang, yang akan mengurangi
berkurang, yang akan mengurangi
laju penguapan.
laju penguapan.
Bentuk, luas dan kedalaman air
Bentuk, luas dan kedalaman air
adanya pengaruh faktor bentuk
adanya pengaruh faktor bentuk
permukaan, luas dan kedalaman
permukaan, luas dan kedalaman
air terhadap laju penguapan,
air terhadap laju penguapan,
meskipun sangat kecil.
Pengukuran Langsung
Pengukuran Langsung
AtmometerAtmometer
Alat pengukur evaporasi ini cukup Alat pengukur evaporasi ini cukup sederhana, berupa bejana berpori yang sederhana, berupa bejana berpori yang diisi air. Besarnya penguapan dalam diisi air. Besarnya penguapan dalam jangka waktu tertentu, misalnya harian jangka waktu tertentu, misalnya harian didapatkan dari nilai selisih pembacaan didapatkan dari nilai selisih pembacaan sebelum dan sesudah percobaan. sebelum dan sesudah percobaan.
Pengukuran Langsung
Pengukuran Langsung
Evaporation PanEvaporation Pan
Untuk mengukur evaporasi dari muka air Untuk mengukur evaporasi dari muka air bebas dapat digunakan panci penguapan bebas dapat digunakan panci penguapan ((evevaporation panaporation pan). ). Terdapat tiga macam Terdapat tiga macam panci penguapan yang sering digunakan, panci penguapan yang sering digunakan, yaitu panci penguapan klas A (
yaitu panci penguapan klas A (class A class A evaporation pan
evaporation pan))
25.4 cm = 1”
4”
1.21 m = 14’ Bejana logam
Tidak dicat (galvanize)
panci penguapan tertanam (
panci penguapan tertanam (
sunken
sunken
evaporation pan
evaporation pan
))
3’x3’
3’ 4’’
panci penguapan terapung (
panci penguapan terapung (
floating
floating
evaporation pan
evaporation pan
))
Angker
Ponton Kisi-kisi Kisi-kisi
Pendekatan teoritis
Pendekatan teoritis
Persamaan
Persamaan--persamaan
persamaan
Empirik (
Empirik (
Empirical Equations
Empirical Equations
))
Keseimbangan Air (
Keseimbangan Air (
Water
Water
Balance Methods
Balance Methods
))
Aerodynamic Method
Aerodynamic Method
Energy Balance Method
Energy Balance Method
Combination Method
Combination Method
Priestley
Priestley--Taylor Method
Taylor Method
Persamaan Empirik
Persamaan Empirik
E
E
=
=
C
C
((
ew
ew
–
–
ea
ea
))
dengan:
dengan:
C
C
= koefisien penguapan
= koefisien penguapan
ew
ew
= tekanan uap air
= tekanan uap air
maksimum dalam inHg
maksimum dalam inHg
ea
ea
= tekanan uap air sesaat,
= tekanan uap air sesaat,
berdasarkan suhu rata
berdasarkan suhu rata--rata
rata
bulanan dan kelembaban
bulanan dan kelembaban
stasiun terdekat
Keseimbangan Air
Keseimbangan Air
I = O
I = O
±
±
S
S
dengan: dengan:
II = masukan (= masukan (inflowinflow))
O
O = keluaran (= keluaran (outflowoutflow))
SS = perubahan tampungan (= perubahan tampungan (change in change in storage)
storage)
Metode imbangan air
Metode imbangan air
Pada reservoir:
Pada reservoir:
E = P + Q
E = P + Q –
– O
O –
– I
I –
–
S
S
Dengan: Dengan: E = vol. evaporasi, P = E = vol. evaporasi, P = presipitasi, Q = inflow limpasan presipitasi, Q = inflow limpasan permukaan, O = outflow, I = infiltrasi, permukaan, O = outflow, I = infiltrasi,
S = perubahan tampungan. Selang S = perubahan tampungan. Selang waktu umumnya 1 minggu
Aerodynamic Method
Aerodynamic Method
dengan: dengan:
E
Ea= evaporasi dari muka air bebas selama = evaporasi dari muka air bebas selama periode pengamatan,
periode pengamatan,
B
B = faktor empiris tergantung kepada konstanta = faktor empiris tergantung kepada konstanta von Karman (
von Karman (kk), rapat massa udara (), rapat massa udara (ρρa), rapat ), rapat
massa air (
massa air (ρρw), kecepatan angin pada 2 m di w), kecepatan angin pada 2 m di atas permukaan (
atas permukaan (UU2) dan tekanan udara ) dan tekanan udara ambient (
ambient (pp),),
e
eas= tekanan uap jenuh di udara pada temperatur = tekanan uap jenuh di udara pada temperatur
sama dengan temperatur air, sama dengan temperatur air,
e
ea= tekanan uap nyata pada ketinggian = tekanan uap nyata pada ketinggian pengamatan.
pengamatan.
as
a
a
B
e
e
E
Energy Balance Method
Energy Balance Method
dengan: dengan:
E
E = laju evaporasi (mm/hari),= laju evaporasi (mm/hari),
llvv = panas latent untuk penguapan (J/kg),= panas latent untuk penguapan (J/kg), ρρww = massa jenis air (kg/m= massa jenis air (kg/m33),),
Energi untuk penguapan tergantung suhu. Energi untuk penguapan tergantung suhu.
Berdasarkan prinsip pendekatan Berdasarkan prinsip pendekatan
keseimbangan energi dan hukum Dalton keseimbangan energi dan hukum Dalton telah dikembangkan rumus empiris
telah dikembangkan rumus empiris PenmanPenman
Pendekatan Combination Method
Pendekatan Combination Method
Bentuk persamaan dasarnya: Bentuk persamaan dasarnya:
Pendekatan Priestley
Pendekatan Priestley--Taylor
Taylor
dengan:dengan:
Er = laju penguapan dihitung dengan Er = laju penguapan dihitung dengan keseimbangan energi
keseimbangan energi
Ea = laju penguapan dihitung dengan cara Ea = laju penguapan dihitung dengan cara aerodinamik
aerodinamik
= gradien tekanan uap air jenuh= gradien tekanan uap air jenuh
= tetapan psikometrik (psychometric = tetapan psikometrik (psychometric constant)
Rumus Hitungan Perkiraan
Rumus Hitungan Perkiraan
Evapotranspirasi
Evapotranspirasi
Mengingat evapotranspirasi
Mengingat evapotranspirasi
tergantung pada jenis dan tahap
tergantung pada jenis dan tahap
pertumbuhan tanaman, maka
pertumbuhan tanaman, maka
digunakan acuan hitungan yaitu
digunakan acuan hitungan yaitu
evapotranspirasi tanaman acuan
evapotranspirasi tanaman acuan
((
reference crop evapotranspiration
reference crop evapotranspiration
)
)
yang didefinisikan sebagai berikut
yang didefinisikan sebagai berikut
(Doorenbos, dkk, 1977):
(Doorenbos, dkk, 1977):
““Laju evapotranspirasi dari hamparan
Laju evapotranspirasi dari hamparan
tanaman rumput dengan tinggi
ETo
ETo
Dalam praktek terdapat dua pengertian
Dalam praktek terdapat dua pengertian
tentang evapotranspirasi, yaitu
tentang evapotranspirasi, yaitu ::
1.
1. evapotranspirasi potensial (
evapotranspirasi potensial (
potential
potential
evapotraspiration
evapotraspiration
)),
, diartikan sebagai
diartikan sebagai
kehilangan air yang terjadi apabila
kehilangan air yang terjadi apabila
persediaan kelengasan tidak pernah
persediaan kelengasan tidak pernah
berhenti
berhenti,, dan
dan
2.
2. evapotrasnpirasi nyata (
evapotrasnpirasi nyata (
actual
actual
evapotranspiration
evapotranspiration
)),
, sangat tergantung
sangat tergantung
dari ketersediaan air.
dari ketersediaan air.
Eto
Eto
dan
dan
Etr
Etr
Nilai evapotranspirasi potensial
Nilai evapotranspirasi potensial
suatu jenis tanaman pada periode
suatu jenis tanaman pada periode
tumbuh tertentu (
tumbuh tertentu (
Eto
Eto
) didapat
) didapat
dengan mengalikan evapotranspirasi
dengan mengalikan evapotranspirasi
tanaman acuan (
tanaman acuan (
Etr
Etr
) dengan
) dengan
koefisien tanaman (
koefisien tanaman (
kc
kc
).
).
Memperhatikan kondisi lengas tanah
Memperhatikan kondisi lengas tanah
((
soil moisture
soil moisture
), nilai evapotranspirasi
), nilai evapotranspirasi
nyata (
nyata (
Et
Et
) didapat dari perkalian
) didapat dari perkalian
antara
Rumus Thornthwaite
Rumus Thornthwaite
rumus hitungan evapotranspirasi potensial dengan rumus hitungan evapotranspirasi potensial dengan menggunakan indeks panas bulanan, terutama sekali menggunakan indeks panas bulanan, terutama sekali
untuk tanaman
untuk tanaman--tanaman yang rapat dan pendektanaman yang rapat dan pendek
dengan:dengan:
PE*PE* = evapotranspirasi potensial tahunan,= evapotranspirasi potensial tahunan,
J J = indeks panas tahunan,= indeks panas tahunan,
jnjn = indeks panas bulanan pada bulan ke n,= indeks panas bulanan pada bulan ke n,
= faktor koreksi akibat panjang hari yang berbeda = faktor koreksi akibat panjang hari yang berbeda setiap bulan
4 metode umum
4 metode umum
Blaney
Blaney--Criddle
Criddle
Metode Blaney
Metode Blaney--Criddle digunakan pada suatu areal Criddle digunakan pada suatu areal yang hanya memiliki data temperatur udara. yang hanya memiliki data temperatur udara.
ETr = c.[p(0,46.T + 8)] ETr = c.[p(0,46.T + 8)]
ETr
ETr = evapotranspirasi tanaman acuan bulanan, = evapotranspirasi tanaman acuan bulanan, mm/hari,
mm/hari,
T
T = temperatur rerata harian selama bulan yang = temperatur rerata harian selama bulan yang ditinjau (oC),
ditinjau (oC),
p
p = rata= rata--rata persen dari jumlah jam siang tahunan rata persen dari jumlah jam siang tahunan (tabel) dicari berdasarkan bulan dan letak (tabel) dicari berdasarkan bulan dan letak lintang,
lintang,
c
c = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga minimum lengas nisbi (RHmin), jam penyinaran minimum lengas nisbi (RHmin), jam penyinaran dan kecepatan angin siang hari.
dan kecepatan angin siang hari.
Bagan Perhitungan dengan Blaney
Bagan Perhitungan dengan Blaney--CriddleCriddle
Tabel 1: Lintang&bulan
T rerata
p
P(0,46T+8)
RHmin %
n/N
U2hari
siang(m/dt)
Grafik Blaney x
ETr (mm/hr) perkiraan
perkiraan
Radiasi matahari
Radiasi matahari
Formula yang disarankan: Formula yang disarankan:
ETr
ETr= = cc.(.(WW..RsRs) mm/hr) mm/hr
dengan: dengan:
ETr
ETr = evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari = evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari untuk waktu yang ditentukan
untuk waktu yang ditentukan
Rs
Rs = radiasi matahari di permukaan bumi= radiasi matahari di permukaan bumi W
W = faktor kedalaman yang tergantung pada = faktor kedalaman yang tergantung pada temperatur dan lintang
temperatur dan lintang c
c = faktor penyesuaian yang tergantung dari = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga minimum lengas nisbi (RHmin), jam harga minimum lengas nisbi (RHmin), jam penyinaran dan kecepatan angin siang hari. penyinaran dan kecepatan angin siang hari.
Bagan Perhitungan dengan Metode
Bagan Perhitungan dengan Metode
Radiasi
Radiasi
Tabel 1: Lintang&bulan
:
Ra (mm/day)
(0,25+0,5n/N)
Rs
RHmin %
W.Rs
U hari siang
perkiraan
perkiraan
n/N nmean
N
W x
Tabel 1: Lintang&bulan
Pan
Pan--evaporation
evaporation
pan Green
Dry
varies
≥50
wind
pan Green crop Dry
varies
≥50
wind
Case A Case A
Case B Case B
ETr
ETr
=
=
Kp.Epan
Kp.Epan
dengan:
dengan:
ETr
ETr
= Evapotranspirasi
= Evapotranspirasi tanaman
tanaman
acuan
acuan, mm/hari
, mm/hari
Kp
Kp
= koefisien panci f(tipe pan,
= koefisien panci f(tipe pan,
perletakan, RHmean, kec.
perletakan, RHmean, kec.
Angin,
Angin,
fetch
fetch
))
Epan = evaporasi pan
Epan = evaporasi pan, mm/hari
, mm/hari
Penman
Penman
Metode ini menggunakan prinsip
Metode ini menggunakan prinsip
keseimbangan energi dan pertukaran
keseimbangan energi dan pertukaran
massa. Metode
massa. Metode
Penman
Penman
dalam
dalam
hitungannya menggunakan data iklim
hitungannya menggunakan data iklim
secara maksimum seperti data
secara maksimum seperti data
temperatur, kelembaban udara, radiasi
temperatur, kelembaban udara, radiasi
matahari dan kecepatan angin, maka
matahari dan kecepatan angin, maka
prakiraan evapotranspirasi dianggap
prakiraan evapotranspirasi dianggap
mempunyai ketelitian yang cukup tinggi.
mempunyai ketelitian yang cukup tinggi.
Rumus Penman digunakan untuk
Rumus Penman digunakan untuk
memperkirakan nilai evapotranspirasi
memperkirakan nilai evapotranspirasi
potensial berdasarkan gabungan
potensial berdasarkan gabungan
pendekatan cara
pendekatan cara
energy balance method
energy balance method
dan
dan
aerodynamic method
aerodynamic method
juga banyak
juga banyak
dikembangkan.
dikembangkan.
Metode Penman
Metode Penman
Rumus Penman untuk hitungan evapotrasnpirasi Rumus Penman untuk hitungan evapotrasnpirasi
acuan (ETr) (Doorenbos, dkk, 1977): acuan (ETr) (Doorenbos, dkk, 1977):
dengan: dengan:
ET
ETr r = evapotranspirasi acuan (mm/hari),= evapotranspirasi acuan (mm/hari),
W
W = faktor bobot = faktor bobot yang tergantung pada yang tergantung pada temperatur dan ketinggian
temperatur dan ketinggian,,
Rn
Rn = radiasi neto ekuivalen dengan nilai = radiasi neto ekuivalen dengan nilai evaporasi (mm/hari),
evaporasi (mm/hari),
ff(u) (u) = fungsi faktor kecepatan angin,= fungsi faktor kecepatan angin,
ea
ea = tekanan uap air jenuh (mbar),= tekanan uap air jenuh (mbar),
ed
ed = tekanan uap air nyata (mbar),= tekanan uap air nyata (mbar),
ea
ea--eded = selisih tekanan uap jenuh dan nyata pada = selisih tekanan uap jenuh dan nyata pada temperatur udara (mbar),
temperatur udara (mbar),
W
Rn
W
f
u
e
ae
d
c
ea mbar
RH/100
ed mbar x
(ea-ed)mbar
f(u)
(1-W)
(1-W)f(u)(ea-ed) mm/day x
x Ra mm/day
N hr/day n hr/day
n/N
(0.25+0.50 n/N) Rs mm/day
Rns mm/day
(1-)Rs ÷
x
f (T)
f (ed)
f (n/N)
Rn1=f(T)f(ed)f(n /N) mm/day
Rn=Rns-Rn1
W
W.Rn
c
Etr Etr=c[W.Rn+(1-W)f(u)(ea-ed)] mm/day
+
x
x
x