Air untuk tanaman berguna sebagai



Latar Belakang

Kehidupan makhluk hidup tidak terlepas akan air, karena air

merupakan faktor utama dalam metabolisme.

Air untuk tanaman berguna

sebagai

pelarut unsur hara, media

transportasi hara dalam tanah dan mempertahankan turgor



Latar Belakang

Peningkatan produksi pertanian perlu usaha

peningkatan ketersediaan air bagi tanaman,

Latar Belakang

Ilmu Hidrologi

, secara praktis dimulai tahun 1608,

sejak Pierre Parrault melakukan pengukuran curah hujan

dan run off selama 3 tahun di DAS Seine, di susul Edme

Mariotte (1620) dan Edmund Halley (1656).



Difinisi

Secara

umum

Hidrologi

adalah

ilmu

yang

mempelajari masalah keberadaan air di bumi

(siklus air) dan hidrologi memberikan alternatif

bagi

pengembangan

sumberdaya

air

bagi

pertanian dan industri.

Federal Council for science and

technology, USA 1959.

HIDROLOGI

Hidrologi

:

ilmu

yang

mempelajari

seluk

beluk

air,

kejadian dan distribusi, sifat alami dan sifat

kimianya, serta reaksinya terhadap

kebutuhan manusia. Chow, 1964 disajikan

oleh Federal Council for Science dan Technology

USA

Teknik Sipil : Ilmu dasar dan konstruksi

Hutan

: Retensi atau optimalisasi data storage

Geografi

: Perwilayahan spatial

Pertanian

: Konservasi air



Ilmu Penunjang

1.

Meteorologi

: penomena fisik dari atmosfer

2.

Klimatologi

: penomena dan interprestasi

cuaca

3.

Geografi dan agronomi

: ciri

2

fisik dan

tumbuhan yang berada di

permukaan bumi

4. Geologi dan ilmu tanah

: komposisi kerak bumi

5. Hidrolika

: gerakan air dalam sistem sederhana

6. Statistika : teknik pengolahan data numerik menjadi

Potamology

: berkaitan dengan aliran permukaan

bumi

Limnology

: berkaitan dengan danau

Oceanology

: berkaitan dengan laut

Cryology

: berkaitan dengan salju dan es

Hidrometri

: berkaitan dengan pengukuran

parameter air

Geohidrology

: berkaitan dengan air bawah tanah



Pembidangan Hidrologi

Berdasarkan pertemuan

Internasional



Siklus Hidrologi

Awan

Evaporasi Presipitasi

Laut Air Tanah

Transpirasi Hujan

Run Off Permukaan Presipitasi

Salju & Es

Perkolasi

atmosfer

vegetasi

Permukaan tanah

“depression”

Kelembaban tanah

“soil moisture”

Air bawah tanah

“ground water”

laut

land flow

interflo

w

Base

flow

Kenaikan kapiler

Kenaikan kapiler

instrusi

Stem flow



Jumlah Air di Bumi

Keberadaan Air

Lautan

Es dan Glacier

Air Bawah Tanah

Danau dan Sungai

Kelembaban Tanah

Uap Air (atmosfeer)

Jumlah



Data Hidrologi

Siklus hidrologi sangat kompleks dan mempunyai ruang

lingkup yang luas, maka untuk analisis data diperlukan

penyederhanaan sehingga diperoleh model yang

mewakili keadaan sebenarnya

Penyederhanaan data bergantung dari jenis data yang

tersedia

Data hidrologi pada umumnya didapat dengan:



Pengamatan peta

2

_{, pustaka, foto udara (gambaran}

fisik siklus hidrologi pada DAS)



Peta Dasar

Jenis Peta

A. Peta Kountour

Peta Topografi

Peta Isohiet

Peta Isothermis

Peta Isobar

Peta Isopachus

Peta Isohyps

B. Peta Lokasi Pos

2

Peta Pos Hujan

Peta Pos Klimatologi

Peta Pos AWLR

Peta Pos Pengukuran MA

C. Peta Lain

2

Peta Geologi

Peta Tata Guna Tanah

Ruang Lingkup

Ketinggian

Curah Hujan

Suhu

Tekanan

Ketebalan Lapisan Tanah

Tinggi Muka Air Statik

Hujan (input DAS)

Data cuaca (output DAS)

Debit Sungai (output DAS)

Kondisi Air Bawah Tanah

Klasifikasi Jenis Tanah



Analisis Hidrologi

PADA DASARNYA ANALISIS HIDROLOGI

MEMPUNYAI ASUMSI BAHWA SIKLUS HIDROLOGI

PADA DAERAH PENGAMATAN ADALAH SUATU

SISTEM, DI MANA TERDAPAT INPUT DAN OUTPUT

SISTEM

SISTEM DALAM ANALISIS HIDROLOGI DISEBUT

WATER BALANCE, KESEIMBANGAN AIR, NERACA

AIR

(MEMPERHITUNGKAN INFLOW DAN OUTFLOW)

KESEIMBANGAN AIR DALAM SIKLUS HIDROLOGI

TERGANTUNG PADA DAERAH YANG DIAMATI



Neraca Air di Daratan dan Lautan



DARATAN

:

P = E + SR + GW +

_

S



LAUTAN

:

P = E - SR - GW +

_

S



Van Te Chow (1964) merumuskan:

I - O = S

_t

- S

_(t-1)

Curah hujan

Air Tanah

Permukaan Tanah

Lautan

evaporasi

Surface RO

Ground water

infiltrasi

Run Off

Neraca Air Daratan Neraca Air Lautan

Neraca Air Waduk

sungai

Air Tanah

waduk

_irigasi

Presipitasi

Evaporasi

Aliran

permukaan

Aliran bawah

permukaan

Rembesan

Q

_m



Q

_s

+ Q

_t

+ P = E + Rembesan + Q

_m

+

_

S

11 Analisis Parameter Hidrologi

Analisis parameter hidrologi berkaitan dengan sifat

pendugaan (estimation) yang berdasarkan kepada teori dari

sifat fisik hidrologi dan tidak bersifat eksak.

Analisis parameter hidrologi dibedakan sbb:

Analisis Probabilistik

suatu analisis berdasar ketidak

tentuan dari data yang diolah secara statistik dan

didapat peluang dengan tingkat kepercayaan

tertentu (analisis frekuensi)

Analisis Deterministik

berdasar variabel yang

berhubungan dengan yang diduga. Variabel

12 PENERAPAN HIDROLOGI dalam

PENGEMBANGAN SUMBER AIR

Mulai

Evaluasi Ketersediaan Air untuk

Tanaman

cukup

Evaluasi keselamatan

bahaya

Desain Drainase

Siap untuk Peningkatan Poduksi

Evaluasi sumber Air

Desain Irigasi

Evaluasi suplai air dengan

kebutuhan air

cukup

selesai

ya tidak

ya tidak

berlebihan kurang

Presipitasi

Presipitasi

• Presipitasi adalah turunnya air dari atmosfer ke

permukaan bumi, yang bisa berupa hujan, hujan

salju, kabut, embun dan hujan es.

Hujan

Tipe Hujan

1.

Hujan konvektif

2.

Hujan siklonik

Parameter Hujan

Jumlah hujan yang jatuh dipermukaan bumi dinyatakan dalam

kedalaman air

(biasanya mm), yang dianggap terdistribusi secara

merata pada seluruh daerah tangkapan air.

Intentitas hujan adalah jumlah curah hujan dalam satuan waktu, yang

biasabya

dinyatakan

dalam

mm/jam,

mm/hari,

mm/minggu,

mm/bulan, mm/tahun dsb.

Berikut

tabel

keadaan

hujan

dan

intensitas

hujan

(Suyono

Sosrodarsono, 1985)

Keadaan Hujan Intensitas Hujan (mm) 1 jam 2 jam Hujan sangat

Pengukuran Hujan

Alat penakar hujan biasa,

yang terdiri dari corong dan

penampung

yang

berada

didalam

suatu

tabung

silinder. Alat ini ditempatkan

pada di tempat terbuka yang

tidak

dipengaruhi

pohon-pohon dan gedung-gedung

yang ada di sekitarnya.

Alat penakar hujan otomatis,

mengukur

hujan

secara

Jaringan Pengukuran Hujan

Perencanaan jaringan stasiun pengukuran hujan adalah sangat penting di dalam hidrologi karena jaringan tersebut akan memberikan besarnya (takaran/jumlah) hujan yang jatuh di DAS

Data hujan yang diperoleh dapat digunakan untuk analisis banjir, penentuan banjir rencana, analisis ketersediaan air di sungai, dsb.

Jumlah optimum stasiun hujan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :

dengan :

N = jumlah stasiun hujan

Cv = koefisien variasi hujan didasarkan pada stasiun hujan yang ada

P = hujan rerata tahunan

Ṗ = hujan rerata dari n stasiun

n = jumlah stasiun hujan yang ada σ = standar deviasi

N

∁ 100σ Ṗ

Contoh

Di dalamsuatu das terdapattigabuahstasiunhujan.

Hujanreratatahunanketigastasiuntersebutbeturutturutadalah 1800, 2200 dan 1300mm. Tentukanjumlah optimum stasiunhujandidastersebut,

jikakesalahan yang diizinkanadalah 10%. Penyelesaian :

Ṗ 1767

Penentuan Hujan Kawasan

Metode rerataaritmatik (aljabar)

Metodeiniadalah yang paling

sederhanauntukmenghitungreratahujanpadasuatudaerah.

Pengukuran yang

dilakukandibeberapastasiundalamwaktubersamaan di

jumlahkandan di bagidenganjumlahstasiun

Ṗ

11 + 12 + 13 + 1

Dengan:

p = hujanreratakawassan

Contoh

Diketahuin suatu das mempunyai 4

stasiunhujankedalamanhujandistasiun A, B, C dan D

adalah 50 mm, 40 mm, 20 mm dan 30 mm,

Hitunghujanrerata

Penyelesaian :

Ṗ

11 + 12 + 13 + 1

50 + 40 + 20 + 30

Metode Thiessen

Contoh

Dengan menggunakanmetodeThiessenhitungluasandaerah

yang diwakiliolehmasing-masingstasiunpadagambardiatas.

Ṗ

-._/

32,76

TabelhitunganhujanreratadenganmetodeThiessen

Stasiun Hujan (mm)

Luas Poligon

Metode isohyet

Perbaikan Data

Tidak tercatatnya data hujan karena rusaknya alat

atau pengamat tidak mencatat data

Perubahan kondisi di lokasi pencatatan selama suatu

periode

pencatatan,

seperti

pemindahan

atau

perbaikan stasiun

1. Pengisian Data Hilang

a. Metode perbandingan normal

Data yang hilangdiperkirakandenganrumussbb :

13

Dengan :

Px = hujan yang hilang di stasiun x

P1, Pw, Pn = Data hujan di stasiunsekitarnyapadaperiode yang sama Nx = hujantahunan di stasiun x

N1, N2, ….. Nn = hujantahunan di stasiunsekitar x n = jumlahstasiunhujan di sekitar x

b. Reciprocal method Cara

inilebihbaikkarenamemperhitungkanjarakantarstasiunsepertidiberikanole hbentuk :

Contoh

Data hujanharian di stasiun X padatanggal 1 januari 2000 hilang/rusak. Data hujanpadahari yang sama di tigastasiun di sekitarnyayaitu A, B dan C adalah 35, 25 dan 40 mm. hujantahunan di stasiun X, A, B dan C adalah 1900, 2100, 2000 dan 2200 mm. Jarakdaristasiun A, B dan C ke X berturut-turutadalah 15 km, 10 km dan 25 km. Perkirakanhujan yang tidakterukur di stasiun X denganmenggunakanmetodeperbandingan normal danreciprocal method.

Penyelesaian :

2. Pemeriksaan konsistensi data

Perubahan lokasi stasiun hujan atau perubahan

prosedur pengukuran dapat memberikan pengaruh

yang cukup besar terhadap jumlah hujan yang

terukur, sehingga dapat menyebabkan terjadinya

kesalahan

Konsistensi dari pencatatan hujan diperiksa dengan

metode kurva massa ganda (double mass curve).

Metoe Kurva Massa Ganda

Hujan tahunan kumulatif di stasiun referensi x (cm)

Penguapan

Penguapan adalah proses berubahnya

bentuk zat cair (air) menjadi gas (uap air)

dan masuk ke atmosfer

Evaporasi

Faktor yang mempengaruhi

evaporasi

1.

Radiasi matahari

Pada setiap perubahan bentuk zat, es menjadi air

(pencairan), dari zat cair menjadi gas (penguapan),

dan dari es langsung menjadi uap air (penyubliman)

diperlukan panas laten (

latent heat

).

Radiasi matahari merupakan sumber utama pansa

dan

mempengaruhi

jumlah

evaporasi

di

atas

permukaan bumi, yang tergantung letak pada garis

lintang dan musim.

2.

Temperatur

Temperatur udara pada permukaan evaporasi sangat

berpengaruh terhadap evaporasi

3.

Kelembaban

Pada saat terjadi penguapan, tekanan udara

pada lapisan udara tepat di atas permukaan

air lebih rendah dibanding tekanan pada

permukaan air

Perbedaan tekanna tersebut menyebabkan

terjadinya penguapan

4.

Kecepatan angin

Penguapan yang terjadi menyebabkan udara

di atas permukaan evaporasi menjadi lebih

lembab, sampai akhirnya udara menjadi

jenuh terhadap uap air dan proses evaporasi

terhenti

Fisika Evaporasi

1.

Panas Laten

Ketikasuatuzatberubahbentuk,

zattersebutmelepaskanataumenyerappanaslaten.

Ada

tigabentukpanaslaten: a) esmenjadi air, b) air menjadiuap air

dan c) penyublimanesmenjadiuap air

= 597,3 − 0,564

Dengan :

T= temperatur (˚C)

= panaspenguapanlatendlamkalori per gram )cal/gr)

Persamaantersebutmempunyaiartibahwasekitar

590

kaloridiperlukanuntukpwnguapan 1 gram

2.

Proses Penguapan

Penguapanmerupakanperbedaanantaralajupenguapan

yang

ditentukanolehtemperaturdanlajukondensasi

yang

3.

Kelembabaan udaara

Udaralembabmerupakancampurandariudarakeringdanuap air.

Banyaknyauap

air

yang

terkandungdalamudaradapatdinyatakandalambeberapacaraya

itukelelembabanmutlak,

kelelmbabanspesifikdankelembabanrelatif.

Kelembabanrelatifdinyatakandalambentuk :

=

100 %

Dengan :

ed = tekananuap air, yaitutekanan yang disebabkanolehuap

air yang terdapat di udara

es = tekananuapjenuh

= 611 exp

17,27

237,3 +

Dengan :

4. Radiasi

Radiasiadalahsuatubentukenergi yang dipancarkanolehsetiapbenda yang

mempunyaisuhu di atasnolmutlak.

Pancaranradiasidarisuatubendamengikutihukum Stefan-boltzman, yang mempunyaibentukberikut :

= Dengan :

Re = fluksradiasi (cal/cm /menit)

e = keterpancaran (emisivitas),

yaituperbandinganantarapemancaransuatupermukaanadanpemancaranp ermukanbendahitampadasuhudanpanjanggelombang yang sama

T = suhubenda, dalamderajat kelvin (˚K = ˚C + 273)

= Konstanta Stefan-Boltzmann (1,17 x 1010 !cal/"# /˚K$ !/hari)

Panjanggelombangdariradiasi yang

dipancarkanbendaberbandingterbalikdengantemperaturpermukaanbenda , yang diberikanolehhukum Wien :

% = 2,9 10

&

' = ( 1 − ) Dengan :

Ra = radiasi yang diserap

Perkiraan evaporasi

Evaporasi

dinyatakansebagailajuevapor

asi

yang

diberikandalammilimeter per

hari (mm/hari).

Panci evaporasi

* = $ *+

Dengan :

El = evaporasidaribadan air

(wadukataudanau)

Ep = evaporasidaripanci

K = koefisienpanci

Koefisienpancibervariasimen

urutmusimdanlokasi,

yaituberkisarantara 0,6 dan

0,8.

Neraca air di waduk

Neraca

air

di

danauatauwadukdidasarkanpadapersamaankontinu

itas yang merupakanhubunganantara air masuk,

air keluardanjumlahtampungan.

* = , + - − . − / − Δ1

Dengan :

E = volume evaporasidariwaduk

P = hujan yang jatuh di waduk

Q = aliranpermukaan yang masukkewaduk

O = alirankeluardariwaduk

Evaporasi dengan transfer massa

Padatahun

1802,

John

Dalton

mengusulkanpersamaandifusiuntukevaporasi,

yang

dikenaldenganhukum Dalton

* = 2 3 4

−

Dengan :

E = evaporasi (mm/hari)

C = koefisien

F (u) = fungsikecepatanangin

U = kecepatananginpadajarak 2 m di ataspermukaan

air (m/d)

es = tekananuapjenuh (mm Hg)

ed = tekananuapudara (mm Hg)

Herbeck (1962) melakukanstuditerhadap 20 waduk,

dandiperolehpersamaan :

* = 5 4

−

Dengan :

Evapotranspirasi

Evapotranspirasi adalah evaporasi dari

permukaan

lahan

yang

ditumbuhi

tanaman.

Berkaitan

dengan

tanaman

evapotranspirasi adalah sama dengan

kebutuhan

air

konsumtif

yang

Perkiraan evapotranspirasi

Metode neraca air

Metode imbangan eenergi

Metode transfer massa

Kombinasi metode transfer energi dan panas (metode pennman)

Metode prediksi

Alat pengukur evapotranspirasi

Evapotranspirometer

Alat

yang

digunakan

untuk

menghitung

Lisimeter

Alat

yang

digunakan

untuk

menghitung

evapotranspirasi aktual. Oleh karena itu lisimeter

harus

menggambarkan

lingkungan

sekitarnya,

Metode Pennaman

Et = evapotranspirasipotensial

En = Kedalamanpenguapandalam mm/hari

yang

dihitungberdasarnetto

yang

Rumus Penmann Modifikasi

INFILTRASI

•Aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah

Perkolasi

Gaya

gravitasi

dan

gaya

kapiler,

mempengaruhi gerakan air didalam tanah

melalui pori-pori tanah

Gaya gravitasi

menyebabkan aliran selalu

menuju

ke

tempat

yang

lebih

rendah,

sementara

gaya kapiler

menyebabkan air

bergerak ke arah yang lebih kering

1.

Kedalaman genangan dan tebal lapisan

jenuh

2.

Kelembaban tanah

3.

Pemampatan oleh hujan

4.

Penyumbatan oleh butir halus

5.

Tanaman penutup

6.

Topografi

1.

Infiltrometer

genangan,

tidak

memberikan

kondisi

infiltrasi yang sebenarnya terjadi di lapangan, karena

pengaruh butir-butir hujan tidak diperhitungkan dan

struktur

tanah

disekeliling

dinding

silinder

telah

terganggu pada waktu pemasukannya ke dalam tanah.

2.

Simulator hujan, hujan tiruan dengan intensitas hujan

I

1. Persamaan Kapasitas infiltrasi :

Dengan :

ft = kapasitas infiltrasi pada saat ke-t

f0 = kapassitas infiltrasi awal

fc = kapasitas infiltrasi konstan, yang t

tergantung pada tipe tanah

k = konstanta yang menunjukkan laju

pengurangan kapasitas infiltasi

2. Laju Infiltrasi dan jumlah air yang terinfiltrasi

F = fc + (f0-fc) e-kt

f(t) =

Soal :

Dalampercobaandenganmenggunakanalatinfiltrometergenangan, kapasitasinfiltrasi di suatudaerahpada interval

waktutertentudiberikanolehtabelberikut :

1. Caribentukpersamaankapasitasinfiltrasi

2. Hitungkapasitasinfiltrasipadawaktu t=10 menit, 30 menit, 1 jm, 2 jam dan

3 jam

3. Hitung volume total infiltrasiselama 3 jam

Penyelesaian :

F = fc + (f0-fc) e-kt

log (ft-fc) = log (f0 - fc) – kt log

t = - [log (ft-fc) – log (f0 – fc)]

t = - [log (ft-fc) + log (f0 – fc)]

Y = mx + c

Yang merupakangarislurusdengankemiringan m. m =

-Waktu (Jam) 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,25 1,5 1,75 2

Kapasitas infiltrasi ft (cm/jam)