HIDROLOGI

(1)

BAB 1

PENGENALAN

Objektif:

Objektif bab ini ialah:

Memperkenalkan subjek serta skop bidang hidrologi kepada para pelajar buat kali pertama dalam program pengajian kejuruteraan awam dan program program lain berkaitan air, sumber air dan alam sekitar.

Memberi penjelasan mengenai pertalian diantara ilmu hidrologi dan masalah praktis berkaitan dengan projek-projek berkaitan dengan pembangunan sumber air, pengawalan alam sekitar dan ekosistem berasaskan air.

1.1. Definisi Hidrologi

“ Tahukah anda Ilmu hidrologi merupakan ilmu Allah yang termaktub dalam AlQuran?”

Apa itu ilmu hidrologi. Hidrologi ialah gabungan dua sukukata `hydro’ yang bermaksud air dan ‘logy’ yang bermaksud kajian. Sukukata hydro berasal daripada bahasa Greek ‘hudor’ bermaksud air. Oleh itu, subjek hidrologi boleh ditakrifkan secara ringkas sebagai kajian mengenai air dan sumber air. Skop kajian ini sangat luas dan dapat dilihat daripada dua sudut iaitu sudut kuantitatif dan kualitatif. Hidrologi kuantitatif bermaksud kajian atau analisis yang melibatkan data atau maklumat yang boleh diukur secara kuantitatif. Umpanya jumlah ukur dalam hujan harian dalam mm, kadar aliran sungai dalam m3_s-1_{, kadar penggunaan air} harian dalam Mgh-1_{, dsb. Hidrologi kualitatif pula lebih menjurus kepada} penerangan atau penjelasan secara diskriptif mengenai proses atau proses-proses berlakunya sesuatu kejadian atau fenomena yang berakaitan dengan air dan

(2)

sumber air. Umpamanya penjelasan bagaimana proses perbandaran mampu memberi kesan kepada perubahan kadar aliran sungai.

Dalam bidang kejuruteraan, hidrologi kuantitatif lebih diberi keutamaan kerana ianya merupakan asas utama kepada perancangan dan perencanaan pelbagai projek pembinaan infrastruktur seperti sistem saliran bandar, projek kawalan banjir, pembinaan empangan dan takungan, sistem pengairan dan saliran pertanian, dsb. Hidrologi kualitatif pula diperlukan sebagai pelengkap kepada kajian hidrologi bagi mendapatkan penjelasan secara analitikal mengenai perlakuan dan proses berlakunya sesuatu kejadian dan perlu dihujah dengan menggunakan bahasa dan pendekatan saintifik.

Secara ringkas, ilmu hidrologi boleh di definasikan seperti berikut ‘ Hidrologi ialah satu bidang sains yang mengkaji air di dunia ini, kewujudannya, kitaran dan taburannya, sifat fizik dan kimia, tindakbalas dengan persekitaran, termasuk benda hidup dan benda mati’.

1.2. Air dan tamaddun manusia

“ Tahukah anda kebanyakan tamaddun manusia bermula di kawasan terdapatnya sumber bekalan air semula jadi?”

Kebanyakan tamaddun manusia bermula dimana terdapatnya sumber bekalan air. Bermula di tanah suci Mekah, apabila punca air telaga zam-zam dijumpai, maka bermulalah tamaddun manusia disitu. Apabila tamadun manusia bermula maka berlakulah pelbagai kegiatan ekonomi berkaitan dengan air seperti pertanian dan penternakan, pelayaran dan perdagangan serta rekreasi. Sejarah telah membuktikan kebanyakan pusat-pusat pertumbuhan tamaddun manusia di sesebuah Negara bermula dimana terdapatnya kemudahan bekalan air secara semulajadi. Umpamanya, Lembangan Sungai Nile di Mesir dan Lembangan Sungai Tigris-Euprathes di Iraq, Lembangan Sungai Hwang Ho dan Yangtze di China, Sungai Mississippi dan Colorado di USA, Sungai Thames di England, Sungai Rhine di Germany, Sungai Amazon di Brazil, merupakan kawasan pertumbuhan tamaddun termaju di Negara masing-masing. Di Negara kita pun berlaku trend yang sama. Antaranya Lembangan Sungai Klang-Gombak di Kuala Lumpur, Sungai Segget di Johor Bahru, Sungai Muda di Kedah, Sungai Pinang di Pulau Pinang, Sungai Kinta di Perak, Sungai Kelantan di Kelantan, merupakan bermulanya penempatan manusia terawal di setiap negeri berkenaan.

(3)

1.3 Statistik Imbangan Air Dunia

Tahukah anda bahawa jumlah isipadu air yang wujud di dunia ini adalah kekal, iaitu tidak bertambah atau berkurang mengikut masa dari dahulu sehingga sekarang

Berikut adalah statistik umum taburan air dunia. sejak dahulu hingga sekarang, statistik ini didapati tidak berubah, suatu bukti bahawa isipadu air dunia kekal.

Anggaran jumlah keseluruhan: 1.36 x 1018_m3

Pecahan Taburan air dunia:

Lautan dan tasik (masin) 97.2%

Litupan ais dan glasier (tawar) 2.15%

Air bumi (tawar) 0.64%

Tasek dan sungai (tawar) 0.0085%

Atmosfera dan biosfera 0.00015%

Selain air laut untuk tujuan pelayaran dan perikanan, pada dasarnya hanya sumber air permukaan (tasek dan sungai) dan air bumi sahaja dianggap sebagai air bersih (fresh water) untuk kegunaan manusia.

Gambarajah 1.1 menunjukan secara umum trend peningkatan keperluan air dunia dalam pelbagai sektor.

Jadual 1.1 pula ialah statistik bekalan-penggunaan sumber air dunia mengikut benua

1.4 Statistik Imbangan Air di Malaysia

Tahukah anda Malaysia ialah antara negara di dunia yang paling kaya dengan sumber air semula jadi

Berikut adalah anggaran pecahan sumber air di Malaysia:

Jumlah keseluruhan: 990 billion m3

360 billion kembali ke atmosfera dalam bentuk wap

566 billion dalam bentuk air larian permukaan

(4)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 Tahun Pe ngg una an A ir (K m 3 )

Pertanian Industri Perbandaran Empangan

Gambarajah 1.1. Trend anggaran penggunaan dan keperluan air dunia

Jadual 1.1. Bekalan sumber air dunia mengikut kawasan Benua Keluasan

(juta km2₎

Penduduk (juta)

Sumber bekalan air (km3_{/tahun) Potensi} bekalan air

*1000 m3_/tahun Purata Maksimum Minimum Per

km2 _kapitaPer Eropah 10.46 685 2900 3410 2254 277 4.23 Amerika Utara 24.3 453 7890 8917 6895 324 17.4 Afrika 30.1 708 4050 5082 3073 134 5.72 Asia 43.5 3445 13510 15008 11800 311 3.92 Amerika Selatan 17.9 315 12030 14350 10320 672 38.2 Australia 8.95 28.7 2404 2880 1891 269 83.7

(5)

Anggaran permintaan bekalan air (termasuk kegunaan domestik, industri, pertanian dan hidro-elektrik) pula adalah seperti berikut:

1993: 11.6 billion m3

2020: 30.0 billion m3

1.5 Unit Pengukuran air

“Tahukah anda air boleh di ukur dengan menggunakan pelbagai unit mengikut tujuan dan penggunaannya”

Sebelum kita mempelajari bab-bab seterusnya, pelajar mestilah terlebih dahulu mahir menggunakan pelbagai unit pengukuran air.

Pelajar juga harus mahir menukar antara satu unit dengan unit yang lain khususnya dari unit Imperial ke unit Metrik dan sebaliknya. Sesuai dengan era globalisasi, penukaran unit daripada sistem metrik ke Imperial dan sebaliknya adalah penting kerana tidak semua negara di dunia ini menggunakan system yang sekata. Selain menggunakan buku jadual dan kalkulator saintifik untuk menukar daripda satu unt ke satu unit, pelajar boleh menggunkan saintifik kalkulator yang terdapat di internet (contohnya pelajar boleh mencuba alamat berikut: http://www.worldwidemetric.com/)

1.5.1. Dalam bentuk ukur dalam (L) Unit: mm, cm, m, inci, kaki Contoh:

Hujan purata harian yang menyebabkan banjir kilat ialah 300mm

Kedalaman maksimum Sg. Sekitar ialah 10 m

(6)

1.5.2. Dalam bentuk isipadu (L3)

Unit: cm3, m3, liter, kaki padu, meter hektar (m-ha) Contoh:

Isipadu air hujan yang perlu di salirkan untuk mengelakan banjir kilat 102000 liter

Isipadu air Sg. Golok bagi 10 m panjang ialah 1000 m3

1000 liter air diperlukan untuk mengairi 10 pokok durian sehari.

1.5.3. Dalam bentuk kadar alir (L3_T-1₎

Unit: liter se saat/minit/jam (lps, lpm, lph), m3_{/s (cumec)} Contoh:

Kadar alir Sungai Muda pada kedalaman 10 m ialah 10 lps atau 0.01 m3_/s.

1.6 Skop Kajian Hidrologi

“ Tahukah anda bidang hidrologi mempunyai skop yang sangat luas yang berkaitan dengan perkara berkaitan biotik dan abiotik dan semakin penting dalam kehidupan moden dan mencabar masa kini”

Pembangunan Sumber Air: Membantu menentukan kedapatan (availability) sumber air dalam suatu kawasan tadahan. Berapa banyak air dan bila air boleh didapati. Penting untuk merancang dan merekabentuk bekalan air untuk pertanian, industri, domestik, rekreasi, pelayaran sungai, pengangkutan, perikanan dan jana kuasa hidro.

Ramalan dan Rekabentuk Kawalan Banjir: Membantu meramalkan kemungkinan berlaku banjir di suatu kawasan, dari segi masa, kekerapan dan magnitud. Maklumat ini digunakan untuk mengelakkan dan mengurangkan kerosakan akibat banjir, merancang dan merekabentuk struktur berkaitan seperti

(7)

sistem perparitan dan saliran (pertanian dan perbandaran), jambatan, kulvet, empangan, kolam takungan, terusan dan struktur kawalan banjir yang lain.

Merancang pembangunan sumber air alternatif (air bumi): Mengetahui perkembangan air bumi. Penting diketahui sebagai sumber air tambahan dan alternatif kepada air permukaan khususnya semasa musim kemarau berpanjangan dan juga kesan kewujudannya terhadap muka bumi.

Merancang Pengekalan dan Pemuliharaan Ekosistem: Kebanyakan ekosistem semula jadi bergantung kepada keadaan rejim hidrologi suatu kawasan tadahan. Umpamanya populasi hidupan air seperti ikan dan tumbuhan akuatik bergantung kepada tahap rejim hidrologi lembangan sungai.

1.7 Kitaran Hydrologi (Hydrological cycle)

“ Tahukah anda di manakah letaknya titik permulaan bermulanya proses kitaran hidrologi”

Definisi: “Kitaran hidrologi ialah satu kitaran peralihan air (water transfer) yang berlaku di muka bumi (earth) secara berterusan dan semula jadi”.

Tiga fasa penting berlaku (Gambarajah 1.2)

Proses pengwapan/sejatan (evaporation) dan perpeluwapan (evapotranspiration)

Curahan/Kerpasan (precipitation)

Air Larian (runoff)

Penjelasan:

Bumi terdiri dari 1/3 darat, 2/3 laut

Proses sejatan (laut, tasek, sungai, tanah basah) dan sejatpeluhan (pokok, tanaman) berlaku secara semulajadi.

Air bertukar menjadi wap air. Wap air naik keudara dan berlaku pengentalan (condensation) sebelum bertukar menjadi awam dalam bentuk butiran. Awan

(8)

`

Gambarajah 1.2: Kitaran Hidrologi

Hutan Pertanian Perbandaran Lautan Sungai & tasek

P

F

R

ET

E

DF

Takungan air bawah tanah

P: Hujan; ET: Sejatpeluhan; E: Pengwapan; R: Air larian Permukaan

F: Susupan; DF: Susupan dalam; I: Pintasan; GW: Air bawah tanah

I

(9)

akan mencair (melt) dan terjadi pelbagai bentuk kerpasan (hujan, salji, embun) bergantung kepada kawasan setempat.

Sebahagian daripada hujan mengalir dalam bentuk air larian permukaan (memasuki tasek, sungai, laut) dan sebahagiannya menyejat semula dan sebahagiannya menyusup ke dalam tanah dan membentuk air bumi.

Proses ini berulang-ulang tanpa henti.

1.8Data hidrologi

“ Tahukah anda tahap ketamadunan sesebuah Negara boleh diukur dari segi kuantiti dan kualiti data hidrolgi yang terdapat di negara tersebut”

Bagi melaksanakan analisis hidrologi secara kuantitatif, data hidrologi berkaitan diperlukan. Data-data hidrologi boleh didapati melalui proses cerapan, pengrekodan, pengumpulan dan analisis sebelum boleh digunakan dalam rekabentuk kejuruteraan atau applikasi lain. Selain melalui proses cerapan data-data hidrologi boleh didapati daripada jabatan-jabatan kerajaan berkenaan.

Data hujan boleh didapati daripada Jabatan Perkhidmatan Kajicuaca Malaysia (JKC), Jabatan Pengairan dan Saliran (JPS).

Data aliran sungai boleh didapati daripada JPS, Jab Alam Sekitar (JAS)

Data meteorology; pengwapan, suhu, angin, kelembapan, sinar suria boleh didapatkan daripada JKC

Rekod paras air bumi boleh didapati daripada Jabatan Kaji Bumi (JKB)

Porla tanaman, tumbuhan boleh didapati daripada Jabatan Pertanian (JP), Jabatan Perhutanan, Jabatan pemetaan

Data sifat-sifat fizikal kawasan projek (keluasan, bentuk, topografi, kecerunan, ketumpatan sungai) boleh didapati daripada Jabatan pemetaan, Jabatan Remote Sensing Negara.

(10)

1.9 Data Meteorologi (Meteorological Data)

Data-data meterologi sering kali diperlukan bersama-sama data hidrologi dalam analisis tertentu. Antaranya ialah,

Suhu (temperature):

Alat pengukur: jangkasuhu (thermometer) Unit: o_C,o_F

Suhu Max: Tmax o_{C 31-32}

Suhu Min: Tmin o_C _21-22 Suhu Purata: T avg o_{C 26-27}

Kelajuan angin (wind speed)

Alat pengukur: anemometer (kelajuan), cawan anemometer (arah angin), unit: m/s, km/hari

Sinaran suria (sunshine)

Alat: meter sinar suria Unit: Joule (J), KJ, MJ

Kelembapan bandingan (relative humidity)

Alat: Termohidrograf (Thermohydrograph) unit: peratus (%)

1.10 Persamaan Am Hidrologi (Hydrological Water Balance)

“ Tahukah anda persamaan am hidrologi merupakan persamaan yang paling asas dalam menyelesaikan sebarang masaalah berkaitan sumber air ”

Persamaan hidrologi ialah satu kenyataan mengenai hukum Pengabadian dan keseimbangan terhadap kuantiti air,

O I dt

(11)

di mana:

dS/dt = kadar perubahan air dalam satu system takungan/simpanan I = jumlah air masuk

O = jumlah air keluar

Persamaan ini menyatakan untuk satu jangkamasa tertentu, keseimbangan air akan berlaku dan jumlah kadar air masuk mestilah sama dengan jumlah kadar alir air keluar ditambah dengan kadar perubahan yang terdapat dalam takungan. Peroses keseimbangan ini dijelaskan dalam gambarajah 1.3. Gambarajah 1.3a mewakili kawasan tadahan atau takungan yang telah diketahui keluasan atau saiznya, manakala gambarajah 1.3b menggambarkan perubahan kadar alir yang berlaku dalam tadahan tersebut disebabkan oleh perubahan simpanan dalam takungan.

Gambarajah 1.3: Konsep Persamaan Am Hidrologi Q

O

dS/dt

I

Takungan/ Kawasan Tadahan

t I

O

(12)

BAB 2

CURAHAN

Objektif:

Memperkenalkan kepada pelajar tentang satu komponen kitaran hidrologi yang paling penting, iaitu curahan atau kerpasan.

Mengenali jenis-jenis curahan

Mempelajari pelbagai kaedah menentukan kuantiti curahan

Mempelajari bagaimana kuantiti hujan digunakan dalam rekabentuk kejuruteraan

2.1 Definasi Curahan atau Kerpasan Curahan terbahagi kepada 2 kumpulan

Curahan bentuk cecair (liquid) – hujan

Curahan bentuk pejal (frozen) – salji, hail, sleet, dsb

Hujan: titisan air bergarispusat 0.5 – 6.0 mm yang jatuh dari udara. < 2.5 mm/jam – hujan renyai (light rain)

2.5-7.5 mm/jam – sederhana lebat (moderate) > 7.5 mm/jam – hujan lebat (heavy)

Dalam konteks Negara kita, oleh kerana tidak terdapat salji, maka curahan atau kerpasan yang kita maksudkan ialah hujan.

(13)

2.2. Jenis-jenis Hujan

Jenis hujan pada dasarnya ditentukan mengikut faktor yang bertanggungjawab bagi mengangkut udara lembab ke udara sebelum membentuk hujan.

Hujan olakan (covective)

Hujan Orografi (Orographic)

Hujan perenggan (frontal)

Hujan putting beliung (cyclone)

Hujan Tiruan-pembenihan Awan (Cloud Seeding)

2.1.1. Hujan Olakan

Udara panas yang berketumpatan rendah ditiup angin keudara dan disejukan melalui proses adiabatik untuk membentuk awam. Kadar penyejukan ialah pada kadar 5o_{C/100m ketinggian, sehingga udara lembab mencapai suhu embun (dew} point). Jika proses penyejukan terus berlaku, maka awan akan terlerai dan terjadilah hujan.

Gambarajah 2.1. Hujan Olakan 2.1.2 Hujan Orografi

Hujan yang terbentuk akibat pergerakan udara panas ke kawasan pergunungan dan proses penyejukan berlaku.

Tanah lembab Udara lembab

(14)

Gambarajah 2.2. Hujan Orografi 2.1.3. Hujan Perenggan

Hujan yang berlaku akibat pertembungan jisim-jisim udara yang mempunyai suhu dan ketumpatan yang berbeza dan berlaku proses pengwapcairan.

2.1.4. Hujan putting beliung (cylone rain):

Berlaku apabila udara lembab bergerak menumpu kepada kawasan bertekanan rendah. Angin akan bertiup berputar ke dalam mengikut pusingan lawan jam (bagi kawasan di hemisfera utara), dan mengikut pusaingan jam (bagi kawasan di hemispfera selatan). Putting beling tropika dipanggil juga hurricane, typhoon, dsb.

Gambarajah 2.3. Hujan putting beliung PENINSULAR

MALAYSIA SABAH

SARAWAK

KALIMANTAN BRUNEI

SOUTH CHINA SEA

Garisan Khatulistiwa Angin Laut Pasifik Angin Laut

China Selatan

(15)

2.1.5. Hujan Tiruan/Pembenihan Awam

Terangkan, proses bagaimana hujan tiruan dan pembenihan awan di bentuk? 2.3. Pencerapan Data Hujan

Peralatan

Alat yang diguna: tolok hujan

jenis tolok hujan: bukan automatik dan automatik, rain logger

Mengandungi beberapa komponen: jam perakam waktu mekanikal, drum serta kertas graf, pen untuk mencatat carta hujan

Tolok hujan bukan automatik (non-recording):

tidak boleh buat bacaan sendiri. Kena periksa dan ukur jumlah setiap hari Tolok hujan automatik

jenis; Tipping bucket dan weighing

data logger

Automatik radio reporting rain gauge

bagi kawasan pendalaman

Radar-satellite

signal pada radar yang terpantul oleh hujan dapat menentukan banyaknya hujan dan taburannya

(16)

Gambarajah 2.4:. Tolok Hujan Automatik

2.2.2. Kedudukan tolok hujan

kawasan yang rata dan lapang

kedudukan mestilah >4 h meter dari bangunan atau pokok yang tingginya h meter

diletakkan pada ketinggian 75 cm dari permukaan tanah

Gambarajah 2.5: Kedudukan tolok hujan yang betul

2.2.3. Rangkaian tolok hujan yang diperlukan

• kawasan rata: 600-900 km persegi/stesen • kawasan berbukit: 100-250 km persegi/stesen

h h

>2h

<30o Tolok hujan

(17)

2.4 Analisis Data Hujan

Rekod hujan perlu kemaskini sebelum boleh dianalisis secara saintifik dan boleh digunakan dalam reka bentuk kejuruteraan. Analisis data hujan bermula dari dua konsep: Hujan Tititk dan Hujan Kawasan.

Hujan Titik (point rainfall): rekod hujan yang satu stesen hujan, biasanya mewakili <50 km persegi bergantung kepada rupa bentuk kawasan

Hujan Kawasan (areal rainfall): rekod hujan yang mewakili satu kawasan pada keluasan tertentu yang diterbitkan daripada rekod-rekod hujan titik. Menganggar data hujan yang tidak lengkap (Missing data)

Untuk penjelasan selanjutnya saya akan gunakan Stesen X sebagai stesen yang bermasalah atau tidak lengkap

Data hujan mungkin tak dapat dikutip atau hilang kerana tolokk hujan rosak atau diperbaiki, pekerja cuti, dsb. Akibatnya data tidak lengkap. Telah dijelaskan sebelum ini, data hujan mesti lengkap sebelum rekabentuk hidrologi dapat diteruskan.

4 kaedah saintifik digunakan untuk melengkapkan data

a. Kaedah purata kira-kira (simple arithmatic)

b. Kaedah purata berpemberat normal (normal weight average) c. Kaedah interpolasi garisan-garisan sehujan (isohyet interpolation) d. Kaedah empat sukuan (quadrant method)

Kaedah purata kira-kira

Menggunakan rekod hujan stesen berhampiran

Sesuai jika hujan tahunan normal bagi stesen X mempunyai nilai + 10% daripada nilai hujan tahunan stesen-stesen berhampiran yang digunakan dalam penganggaran.

(18)

Rumus: ) ( 1 D C B A x _n P P P P P = + + + (2.1) di mana

Px = rekod hujan stesen X

PA, PB, PC, PD = rekod hujan stesen A, B, C, D

Gambarajah 2.6: Menganggar data hujan tidak lengkap-lengkap kaedah purata kira-kira

Kaedah purata berpemberat normal

Menggunakan data hujan stesen berhampiran

Sesuai digunakan untuk menganggar data hujan yang tidak lengkap bagi jangkawaktu yang lebih panjang, contoh: hujan bulanan.

sesuai jika hujan tahunan normal bagi stesen X mempunyai nilai

>10% dpd nilai hujan tahunan stesen-stesen berhampiran yang digunakan dalam penganggaran

Prosidur:

a. Dapatkan bacaan hujan bagi bulan ? bagi stesen-stesen yang berdekatan (Stesen A, B, C,,,) dengan stesen X

A B

D C

(19)

b. Dapatkan bacaan hujan purata tahunan bagi semua stesen yang terlibat termasuk stesen X

c. Anggarkan bacaan hujan bagi Stesen X untuk bulan X menggunakan rumus berikut: ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ + + =1 ( ) ( ) _B ... B X A A X X _N P N P N N n P (2.2) di mana,

n = jumlah stesen hujan berdekatan yang terlibat Px = hujan bulanan bagi stesen X yang ingin dianggar NX = hujan purata tahunan bagi stesen X

NA, NB, NC = hujan purata tahunan bagi stesen-stesen A, B, C PA, PB, PC = hujan bulanan bagi stesen-stesen A, B, C

Kaedah interpolasi garisan sehujan

Sesuai digunakan untuk menganggar data hujan bagi jangkawaktu yang lebih panjang contohnya hujan tahunan.

Prosidur:

a. Dapatkan data- data hujan bagi stesen hujan yang berhampiran, atau dapatkan garisan - garisan sehujan bagi kawasan yang terlibat .

b. Lakaran garisan sehujan [ isohyet ] iaitu garisan yang menghubungkan kawasan yang menerima hujan yang sama.

c. Menggunakan kaedah interpolasi, anggarkan nilai hujan bagi stesen yang tidak dapat dikutip menggunakan garisan-garisan isohyet tersebut.

(20)

Gambarajah 2.7: Menganggar data hujan tidak lengkap Kaedah interpolasi garisan sehujan

Kaedah empat sukuan (quadrant method)

Kaedah-kaedah yang telah dibincangkan sebelum ini tidak mengambilkira faktor-faktor berikut,

Jarak tolok-tolok lain dengan tolok yang bermasalah

Keamatan (density) tolok-tolok hujan

Kaedah purata berpemberat (normal ratio average) memerlukan hujan purata tahunan bagi stesen-stesen berhampiran

Kaedah interpolasi isohyet memerlukan rangkaian tolok hujan yang intensif untuk membentuk isohyet yang lengkap

Kesemua kaedah tersebut mempunyai kelemahan

Kaedah empat sukuan dapat mengatasi masalah ini 40cm

30cm

20cm 10cm

(21)

Prosidur

Katakan Stesen Q ialah stesen bermasalah,

a. Plotkan sempadan kawasan tadahan dan kedudukan stesen-stesen hujan yang terlibat termasuk stesen Q menggunakan teknik koordinat (X,Y)

b. Bahagikan kawasan tadahan kepada empat sukuan, (X-X, Y-Y). Pastikan garisan pembahagi mengenai tepat pada stesen Q.

c. Tentukan jarak tolok Q dengan tolok-tolok yang digunakan dalam analisis (d). d. Pilih hanya satu tolok sahaja daripada dalam satu sukuan, iaitu tolok yang

paling hampir dengan tolok Q.

e. Dapatkan pemberat bagi setiap tolok, Wi

∑

= ) (1/d 1/d 2 i 2 i i W (2.3)

di = jarak tolok i dari tolok Q

f. Darabkan setiap pemberat (Wi) dengan ukur dalam hujan stesen berkenaan (Pi)

g. Jumlah hasil darab setiap tolok hujan (ΣWiPi) untuk mendapatkan anggaran

ukur dalam stesen Q

2.5 Menguji keseragaman rekod hujan titik

Keseragaman rekod hujan bagi satu stesen perlu diuji dari masa kesemasa

Ketidak seragaman rekod hujan bagi suatu kawasan boleh berlaku disebabkan:

lokasi tolok hujan berubah

perubahan sekitaran (bangunan, pokok-pokok, dsb)

(22)

Gambarajah 2. 8: Menganggar data hujan tidak lengkap-kaedah empat sukuan

Kaedah lengkung jisim berganda (double mass curve)

Analisis lengkung jisim berganda (LJB) ialah satu kaedah untuk menguji keseragaman rekod suatu stesen hujan. LJB ialah geraf himpunan data hujan bagi satu stesen yang ingin kita uji melawan himpunan data hujan bagi beberapa stesen yang mempunyai persamaan sifat hidrometeorologikalnya. Sekali lagi Stesen X merupakan stesen yang ingin kita uji.

Prosidur:

a. Dapatkan nilai hujan tahunan (beberapa tahun) bagi stesen X

b. Dapatkan nilai hujan tahunan purata (beberapa tahun) bagi beberapa stesen yang mempunyai persamaan dengan stesen X

c. Plotkan himpunan hujan tahunan stesen X melawan himpunan hujan purata tahunan stesen-stesen berhampiran

X X Y Y B Q=? C A F D E d

(23)

d. Daripada plot tersebut, tentukan tahun dimana persekitaran stesen hujan didapati berubah melalui perubahan kecerunan dua garisan kecerunan yang terbentuk.

e. Tentukan nisbah diantara kecerunan garis lurus sebelum perubahan sekitaran (S1) dan kecerunan garis lurus selepas perubahan sekitaran (S2).

Gambarajah 2.9: Pelarasan Rekod Hujan kaedah Lengkung Jisim Berganda Himpunan

hujan tahunan stesen X

Himpunan purata banyak stesen Himpunan hujan tahunan stesen X S1 S2 (a)

Himpunan purata banyak stesen

Y1

Y1’

(b)

S2

S1

Himpunan purata banyak stesen Himpunan hujan tahunan stesen X S2 Y2’ S1 Y2

(24)

f. Laraskan rekod hujan bagi stesen X menggunakan rumus berikut: 1 1 ' _Y Y 1 2 S S = atau 1 ₂ 2 ' _Y Y 2 S S =

Yang mana berkenaan, di mana

Y’1, Y’2 = rekod hujan stesen X selepas di laras

S1 = kecerunan garisan lurus sebelum berlaku perubahan S2 = kecerunan garisan lurus selepas berlaku perubahan Y1, Y2 = rekod hujan stesen X sebelum di laras

2.6 Analisis Hujan Kawasan (Areal Rainfall)

Bagi kebanyakan kajian hidrologi kejuruteraan, maklumat mengenai hujan kawasan diperlukan. Alasannya mudah. Kebanyakan projek kejuruteraan berkaitan sumber air melibatkan pembangunan kawasan. Contohnya, sistem saliran untuk suatu kawasan perumahan, kawasan tadahan untuk bekalan air suatu empangan, sistem pengairan suatu kawasan tanaman, dsb.

Tetapi rekod hujan hanya mampu didapati dalam bentuk hujan titik

Perlu gunakan kaedah tertentu untuk mengubah rekod-rekod hujan titik kepada hujan kawasan

5 kaedah: Purata kira-kira, Poligon Thiessen, Garisan sehujan, Hipsometrik, Pelbagai sukuan

Kaedah Purata Kira-Kira (Arithmatic average)

Kaedah paling mudah

Purata hujan bagi tolok-tolok yang terdapat di dalam kawasan tadahan sahaja

(25)

Rumus, n P P i p=

∑

(2.5) di mana

Pp = hujan purata kawasan Pi = hujan stesen i

n = bilangan stesen yang terlibat

Gambarajah 2.11: Hujan Kawasan-kaedah purata kira-kira

Kaedah Poligon Theissen

Kaedah ini dilakukan dengan membahagikan kawasan tadahan kepada sub-kawasan-sub-kawasan berbentuk polygon. dan stesen hujan yang terlibat terletak di tengah-tengah poligon berkenaan. Keluasan poligon-poligon merupakan pemberat kepada setiap stesen hujan yang terlibat. Kelebihan kaedah ini adalah seperti berikut:

Kaedah yang lebih tepat

Mengambil kira keluasan kawasan yang diwakili oleh setiap stesen

Keadaan topografi tidak diambil kira

Keluasan bagi setiap poligon boleh diukur menggunakan jangka pelan

Sesuai bagi kawasan rata, kurang sesuai bagi kawasan berbukit

Tidak memerlukan taburan stesen yang seragam A

B D C

(26)

Prosidur:

a. Dapatkan pelan kawasan tadahan berserta dengan kedudukan stesen-stesen hujan yang terlibat

b. Binakan garisan lurus menyambungkan diantara semua stesen hujan c. Bahagikan garisan lurus tersebut kepada 2 sama

d. Bina garisan tegak (sudut 90o_{) pada titik pembahagi 2 garisan lurus} e. Bentukkan poligon-poligon dengan menyambungkan titik-titik pertemuan

diantara garisan tegak f. Kira keluasan setiap poligon

g. Kira hujan kawasan menggunakan rumus.

∑

= i i i A A P p P (2.6)

PP = hujan purata kawasan Pi = hujan stesen i , Ai = keluasan poligon i

Gambarajah 2.12: Hujan Kawasan-kaedah Poligon Theissen A B

C

Sempadan tadahan

Poligon A Poligon B

(27)

Kaedah Garisan Sehujan (Isohyetal method)

Dalam kaedah ini, garisan-garisan sehujan suatu kawasan tadahan perlu disediakan dahulu. Purata pemberat diantara garisan-garisan sehujan digunakan sebagai pekali anggaran hujan kawasan.

Kaedah ini dianggap lebih tepat kerana mengambil kira kedua-dua aspek keluasan dan topografi kawasan

Garisan sehujan biasanya disediakan dengan mengambil kira topografi

Prosidur

a. Daripada rekod hujan stesen-stesen hujan yang terdapat dalam kawasan tadahan, binakan garisan-garisan sehujan

b. Ukur keluasan kawasan yang dirangkumi diantara dua garisan sehujan c. Kira purata hujan diantara dua garisan sehujan

d. Kira hujan purata kawasan menggunakan rumus berikut:

(

)

{

}

∑

+ + = i i i i p _A A P P P 1 /2 * _(2.7) Dimana, PP = hujan kawasan

Pi = nilai hujan bagi garisan sehujan i Pi + 1 = nilai hujan bagi garisan sehujan i + 1

Ai = keluasan yang dirangkumi diantara garisan sehujan i dan i + 1

(28)

Gambarajah 2.13: Hujan Kawasan- kaedah garisan sehujan

Kaedah Hipsometrik (Hypsometric)

Mengambil kira topografi kawasan

Sesuai untuk kawasan berbukit

Sesuai untuk tujuan kajian hidrologi secara terperinci untuk petak percubaan

2.5 Persembahan data hujan

Data hujan boleh dipersembahkan secara grafik dalam pelbagai bentuk untuk tujuan tertentu:

a) Lengkung jisim (mass curve): Geraf himpunan ukur dalam hujan melawan masa. Boleh didapati terus dari carta tolok hujan automatik and rain logger.

b) Keamatan hujan, i : kedalaman hujan per unit masa dan boleh dikira daripada lengkung jisim hujan, i.e. dP/dt

p

pi-1

pi+1

(29)

c) Hitograf (hyetograph): Geraf histogram keamatan hujan melawan masa.

d) Lengkung Keamatan-Tempoh Hujan (Intensity-Duration-Curve) Jika terdapat hujan yang berbeza keamatan dan tempohnya, maka pertalian diantara keduanya boleh dianggarkan menggunakan rumus empirikal berikut: Untuk hujan tempoh 5-120 minit

b t a + = i formula Talbot (2.8)

untuk hujan tempoh >120 minit

x kt i = (2.9) di mana i = keamatan hujan t = tempoh hujan

(30)

CONTOH SOALAN DAN PENYELESAIAN: Contoh 2.1

Menganggar rekod hujan yang gagal dicerap

Gambarajah menunjukkan satu kawasan tadahan hujan berserta kedudukan stesen hujan. Pada satu bulan tertentu, rekod hujan bagi stesen X tidak didapati. Menggunakan kaedah purata kira-kira, anggarkan nilai hujan bulan tersebut bagi stesen X. Stesen X A B C Hujan Bulan November (cm) ? 12.5 14.5 19.9 Hujan Tahunan (cm) 115 125 120 110 Rumus n P P i p=

∑

_n P P P Pp

∑

A B C + + = Pp 14.63cm 3 9 . 16 5 . 14 5 . 12 + + ₌ = Contoh 2.2

Menganggar rekod hujan yang gagal dicerap Kaedah purata berpemberat (weighted average)

Tolok hujan bagi stesen X telah rosak pada bulan November. Rekod hujan bagi bulan November untuk stesen-stesen J, K, L yang terletak berhampiran dengan stesen X di berikan dalam jadual. Hujan purata tahunan bagi kesemua stesen juga diberikan. Menggunakan kaedah purata berpemberat normal anggarkan bulan November bagi stesen X.

A

B

C X

(31)

Stesen X J K L Hujan Bulan November (cm) ? 12.5 14.5 19.9 Hujan Tahunan (cm) 115 125 145 130 Rumus ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ + + =1 ( ) ( ) _B ... B X A A X X _N P N P N N n P n = 3 Px = ? Nx = 115 cm NJ, NK, NL = 125, 145, 130 cm PJ, PK, PL = 12.5, 14.5, 19.9 cm cm P_X )19.9 13.53 130 115 ( 5 . 14 ) 145 115 ( 5 . 12 ) 125 115 ( 3 1 ₌ ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ ₊ ₊ = Contoh 2.3.

Menganggar rekod hujan yang gagal dicerap

Kaedah Interpolasi Garisan Sehujan

Gambarajah menunjukkan satu kawasan tadahan berserta kedudukan stesen-stesen hujan dan rekod bagi Bulan Julai. Rekod hujan bagi Stesen D tidak didapati kerana tolok hujan rosak. Anggarkan rekod hujan bulan Julai bagi Stesen D. Daripada interpolasi garisan sehujan,

Hujan bagi Stesen D dapat dianggarkan sebagai,

J

K

X? L

(32)

PD = 3.7 cm

Contoh 2.4

Menganggar Data hujan yang gagal dicerap

Kaedah Empat Sukuan

Kedudukan tolok hujan yang terdapat di dalam satu kawasan tadahan serta bacaannya diberikan dalam bentuk koordinat seperti jadual di bawah. Guna kaedah empat sukuan untuk menganggar bacaan tolok M yang gagal dicerap.

No Tolok M A B C D E Hujan (cm) ? 16 18 15 20 17 Kodinat (X,Y) (0,0) (2,4) (-1.6) (-3, -2) (3, -3) (2,2) 3.5 cm 3.0 cm 4.0 cm •D=? 4.0 cm •D=? 3.5 cm Intepolasi garisan

(33)

Jadual Penyelesaian

Sukuan Tolok x-x y-y di2 di 1/di2 Pi Wi WiPi

I A 2 4 20 4.47 16 F 2 2 8 2.83 .125 17 .44 7.48 II D 3 3 18 4.24 .055 20 .194 3.88 III C 3 2 13 3.60 0.77 15 .271 4.06 IV B 6 1 37 6.08 .027 18 .095 1.71 Jumlah .284 1.00 17.1 Rumus ) (1/d 1/d 2 i 2 i

∑

= i W Anggaran Tolok M,

∑

= = WP cm PM i i 17.1

Rajah Empat Sukuan

Contoh 2.5

Menguji Keseragaman Rekod Hujan

Kaedah lengkung jisim berganda

Jadual dibawah menunjukkan rekod hujan tahunan bagi stesen X dan hujan tahunan purata bagi 3 stesen berhampiran. Uji keseragaman rekod hujan bagi stesen X menggunakan kaedah lengkung jisim berganda. Tentukan tahun manakah berlakunya perubahan sekitaran pada stesen X dan laraskan rekod hujan tahunan bagi stesen X.

•Stn M •A(2,4) •F(2,2) •B(-1,6) •C(-3,-2) •D(3,-3) I II III IV

(34)

Tahun Hujan Tahunan (cm) A B C X 1979 22 26 23 28 1980 21 26 25 33 1981 27 31 28 38 1982 25 29 29 31 1983 19 22 23 24 1984 24 25 26 28 1985 17 19 20 22 1986 21 22 23 26 Jadual Penyelesaian

Tahun Jumlah Himpunan Jumlah

A+B+C A+B+C X 1979 71 71 28 80 72 143 61 81 86 229 99 82 83 312 130 83 64 376 154 84 75 451 182 85 56 507 204 86 66 573 230

Daripada graf, didapati

S1 = 0.43 , S2 = 0.38

Faktor Pelaras (Adjusment factor)

S2/S1 = 0.88 S1/S2 = 1.13

Didapati mulai 1981 keadaan kesekitaran stesen hujan X telah berubah. Maka Rekod hujan sebelum 1981 perlu dilaras dengan mendarabkan faktor 0.88 (Jadual A1). Sebaliknya, rekod hujan selepas 1981 perlu didarabkan dengan faktor 1.13, jika rekod hujan hendak diselaraskan dengan rekod masa lalu (Jadual A2).

(35)

Gambarajah ujian keseragaman rekod hujan

Jadual A1 Jadual A2

Tahun Hujan Tahunan X (cm) Tahun Hujan Tahunan X (cm) Sebelum penyelarasan Selepas penyelarasan Sebelum penyelarasan Selepas penyelarasan 1979 28 25 1979 28 28 1980 33 29 1980 33 33 1981 38 33 1981 38 38 1982 31 31 1982 31 35 1983 24 24 1983 24 27 1984 28 28 1984 28 32 1985 22 22 1985 22 25 1986 26 26 1986 26 29 0 50 100 150 200 250 0 200 400 600 800

Him punan (A+B+C)(cm )

Hi m p u n a n A ( c m ) S1 S2

(36)

Contoh 2.6

Mengira Purata hujan kawasan

Gambarajah di bawah menunjukkan rangkaian tolok hujan yang terdapat dalam sebuah kawasan tadahan. Anggarkan nilai hujan kawasan menggunakan kaedah Purata kira-kira. Rumus n P P i p=

∑

Pp 1.33cm 3 ) 0 . 1 2 . 1 8 . 1 ( = + + =

∑

nota: Dalam kaedah ini, tolok di luar sempadan tadahan tidak boleh diambil kira

Contoh 2.7

Mengira Purata Hujan Kawasan

Kaedah Poligon Theissen

Gambarajah di bawah menunjukkan rangkaian stesen-stesen hujan yang terdapat di dalam dan berhampiran sebuah kawasan tadahan. Anggarkan nilai hujan kawasan bagi tadahan tersebut menggunakan kaedah Poligon Theissen.

Tolok Pi(cm) Ai(km2 ) PiAi A 2.0 8.0 16.00 B 1.5 15.0 22.50 C 1.2 10 12.00 D 1.0 5.0 5.00 Jumlah 38.00 55.50 •A=2.0cm •B=1.5 cm •C=1.2cm AA AB AC AD •J=1.8cm •K=1.2cm •X •L=1.0cm

(37)

Rumus

∑

= i i i A A P p P Pp ₃₈ 1.35cm 5 . 55 ₌ =

nota: Dalam kaedah ini, tolok di luar sempadan tadahan diambil kira

Contoh 2.8

Mengira Purata Hujan Kawasan

Kaedah Garisan Sehujan

Gambarajah di bawah menunjukkan rangkaian stesen-stesen hujan yang terdapat di dalam dan berhampiran sebuah kawasan tadahan. Anggarkan nilai hujan kawasan bagi tadahan tersebut menggunakan kaedah Garisan sehujan (Isohyet)

Jadual Penyelesaian

Zon Isohyet (cm)

Ai

(km2₎ P purata _purataAiP I >2.0 0.1 2.0 0.20 II 1.5-2.0 8.9 1.75 15.58 III 1.0-1.5 9.4 1.25 11.75 IV 0.5-1.0 3.2 0.75 2.40 V <0.5 0.1 0.25 0.025 Jumlah 21.70 29.96 Rumus

(

)

{

}

∑

+ + = i i i i p _A A P P P 1 /2 * P_p 1.38cm 70 . 21 96 . 29 = = 2.0cm 1.5cm 0.5cm 1.0cm I II III IV V

(38)

BAB 3

SEJATAN DAN SEJATPELUHAN

Objektif bab ini adalah:

Mempelajari pelbagai kaedah empirikal untuk menentukan kadar sejatan dan sejatpeluhan, merupakan komponen penting dalam kitaran hidrologi

khususnya dalam bidang pengairan dan keperluan air tanaman.

Mengenal pelbagai jenis jadual meteorologi yang telah diterbitkan untuk digunakan dalam pengiraan kadar sejatan dan sejatpeluhan

3.1. Sejatan, E (Evaporation)

Proses di mana air dalam bentuk cecair berubah bentuk menjadi wap dan bercampur dengan udara

Maklumat mengenai sejatan diperlukan untuk mengira kadar kehilangan air dari dalam takungan atau permukaan tadahan

Kadar sejatan dipengaruhi oleh:

pancaran suria

suhu air dan udara

kelembapan bandingan udara

kelajuan angin

(39)

a) Kaedah `water budget’

sesuai untuk menganggar kadar kehilangan air pada takungan GW O P I dS E =− + + − − (3.1) E = sejatan

dS = perubahan pada simpanan I = kadar aliran air masuk O = kadar aliran air keluar P = hujan

GW = aliran air ke bumi

b) Kaedah Perpindahan Jisim (mass transfer)

berdasarkan konsep perpindahan alunan wap air dpd permukaan air ke udara

merupakan satu kaedah empirikal Hukum Dalton ) )( (e e a bu E = o− a + (3.2) E = sejatan (cm/hari)

eo = tekanan wap pada permukaan air (mb) ea = tekanan wap di atas permukaan air (mb) u = kelajuan angin (m/saat)

a, b = pemalar empirikal

c) Kaedah `Energy Budget’

kaedah yang lebih tepat

V o e n N Q Q Q Q Q − − = − (3.3)

(40)

) 1 ( R pLe Q Q Q E N V O + + + = (3.3) di mana, ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ − − = ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ − − = a s a s a s a s e e T T x e e P T T R ) 1000 )( ) )( ( 66 . 0 (3.4) di mana E = sejatan (cm/hari) P = ketumpatan air (g/cm3₎ P = tekanan udara kasa (mb) Ta = suhu udarao_C

Ts = suhu permukaan airo_C ea = tekanan wap udara (mb) es = tekanan wap tepu (mb)

x = pemalar psychometrik = (0.66 P)/1000

d). Kaedah Kancah Sejatan (pan)

kaedah yang lebih realistik dan pengukuran cara terus

kancah kelas A, kancah Colorado - di letak di stesen kajicuaca - kadar sejatan di rekod setiap hari - kadar sejatan kancah > sejatan sebenar

Gambarajah 3.1: Kancah Sejatan

H H

US Class A pan: D=1.21m, H=255mm British Standard: D=1.83m, H=610mm

(41)

Pekali kancah, ) (E kancah sejatan ) (E sebenar sejatan p a = p k

bagi Malaysia, kp = 0.75, bergantung pada lokasi

Persamaan untuk Kancah Kelas A ialah dengan menganggap suhu udara dan air adalah sama,

) 0029 . 0 42 . 0 ( ) ( 0.88 p a o a e e U E = − + (3.5) di mana

Ea = sejatan harian (mm/hari)

Up = hajalu angin pada ketinggian 150mm di atas kancah (km/hari) (eo – ea) = perbezaan tekanan wap (mb)

Td ≥ - 27o_C } ) 8072 . 0 00738 . 0 ( ) 8072 . 0 00738 . 0 {( 86 . 33 ₊ 8₋ ₊ 8 = − _a _a _d o e T T e (3.6) Td = dew point temp o_C

Ta = suhu udara o_C

e). Kaedah PENMAN

Juga satu kaedah menggunakan persamaan aerodinamik dan imbangan tenaga

Kaedah ini adalah lanjutan dari kaedah Kancah sejatan

) E γ ∆ (Q γ ∆ 1 a n + + = E (3.7)

(42)

∆ = kecerunan saturation vapor pressure vs temp curve pada suhu udara Ta

Ea = sejatan pada kancah Qn = net radiant energy

γ

= nisbah Bowen = [0.61p/1000) p = tekanan udarakasa (mb) ) ( 1000 ) ( 61 . 0 a o o o e e T T P B − − = (3.8)

di mana nilai-nilai To, Ta, eo, ea perlu diketahui

3.2. Perpeluhan, T (Transpiration)

Peroses pengeluaran wap air oleh tumbuhan melalui proses fotosintesis

Maklumat yang cukup penting untuk reka bentuk sistem pengairan pertanian, rekreasi, padang golf, dsb.

a). Kaedah Blaney-Criddle

B k

U = s (3.9)

U = kadar penggunaan air untuk semusim (in) ks = pekali tanaman (crop coefficient) (Jadual ) B = jumlah faktor penggunaan air bulanan

∑

= (t p/100)

B (3.10)

t = suhu purata bulanan ( o_F) p = jumlah jam siang (%) (Jadual )

(43)

3.3. Sejatpeluhan, ET (Evapotranspiration)

Dalam kajian hidrologi kejuruteraan, konsep ET lebih diberi keutamaan berbanding E dan T secara individu. Konsep ini lebih sesuai kerana hidrologi kejuruteraan lebih banyak membincangkan konsep kawasan tadahan yang lebih bersifat pembangunan kawasan. Sebaliknya dalam hidrolgi sekitaran, konsep E dan T

ET ialah jumlah kadar air yang hilang melalui gabungan proses sejatan (E) drp permukaan tanah dan perpeluhan (T) oleh tanaman

2 konsep ET:

a. Sejatpeluhan potensi, ETp (Potential ET): nilai kehilangan air

daripada kawasan yang tidak mempunyai masalah air (air tidak terhad)

b. Sejatpeluhan sebenar, ETa (Actual ET): nilai kehilangan air yang

sebenar daripda suatu kawasan tadahan.

Faktor-faktor mempengaruhi ET

a. Pancaran Suria (N) (Sunshine)

- sumber tenaga untuk menukar air kepada wap - ET siang > ET malam

b. Halaju Angin (u) (wind velocity)

- kelajuan angin lebih tinggi menyebabkan ET lebih tinggi, sebab kadar peralihan wap tepu meningkat

c. Kelembapan bandingan udara (RH) (Relative humidity)

- RH lebih tinggi menyebabkan wap tepu lebih tinggi dan potensi air untuk menjadi wap semakin kurang kurang. Akibatnya ET rendah

(44)

d. Suhu udara (T) (Air temperature)

- suhu semakin tinggi menyebabkan ET lebih tinggi, sebab keupayaan udara untuk memegang wap lebih tinggi

e. Jenis tanaman dan peringkat tumbesaran tanaman (Type and growth stages of vegetation)

f. Kelembapan tanah (Soil moisture)

Kaedah Menentukan Kadar ET

a. Kaedah teoretikal - aerodinamik

459.4 T ) u )(u e 17.1(e₁ ₂ ₂ ₁ + − − = ET (3.11)

e1, e2 = tekanan wap (in Hg) pada paras 2’ dan 28.6’ u1, u2 = halaju angin (batu/jam) pada paras 2’ dan 28.6’ T = suhu o_F

b. Kaedah pengukuran terus- Lisimeter

Perkaitan diantara ETa dan ETp

p c

a k ET

ET = kc ialah pekali tanaman (3.12)

Gambarajah 3.2: Lisimeter mudah untuk mengukur kadar ET Tabung bekalan

(45)

Gambarajah 3.3: Contoh Lengkung Pekali Tanaman

c. Kaedah Anggaran menggunakan data-data meteorologi dan sifat fizikal tanah

Beberapa kaedah menganggar ET akan dijelaskan. Antaranya kaedah Kaedah Penman, kaedah Blaney-Criddle, kaedah Epan dan kaedah US-ARS. Pemilihan kaedah bergantung kepada kewujudan data-data meteorology di kawasan berkenaan.

Kaedah Penman (1948)

Kaedah ini memerlukan data-data suhu, kelembapan udara, halaju angin Rumus Penman: )} )( ( ) 1 ( {WRn W f u ea ed c ET = + − − (3.13)

Terma Radiasi Terma aerodinamik ET = Sejat peluhan (mm/hari)

W = faktor pemberat berkaitan suhu

Rn = radiasi bersih yang bersamaan dengan sejatan (mm/hari)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 2 4 6 8

Bulan s e le pas m e nanam

p eka li t a n a m a n

(46)

f(u) = fungsi berkaitan dengan halaju angin

(ea-ed) = berbezaan diantara tekanan wap tepu pada suhu udara

purata dan purata tekanan wap tepu sebenar (mbar) c = faktor pelaras untuk kompensat kesan perubahan siang

dan malam

Nilai (ea-ed) boleh terus dibaca daripada Geraf 3.1 dan Jadual 3.2.

Geraf 3.1. Pertalian antaraea suhu udara

Fungsi angin f(u): kesan halaju angin ke atas ET boleh di hubungkaitkan dengan rumus berikut:

) 100 1 ( 27 . 0 ) (u U f = + (3.14)

U = jumlah perjalanan angin selama 24 jam pada ketinggian 2m daripada permukaan tanah (km/hari)

Faktor pemberat (1-W): iaitu faktor pemberat kesan angin dan kelembapan udara, dan boleh dibaca terus dalam Jadual 3.3.

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 Suhu (o_C) ea (m b a r)

(47)

Jadual 3.2. Tekanan wap (ed) daripada Psychrometer data, Altitude 0-1000m Bulb

kering To_C

Depression Wet bulb To_{C Altitud 0-1000 m}

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 40 73.8 64.9 56.8 49.2 42.2 35.8 29.8 24.3 19.2 14.4 10.1 6.0 38 66.3 58.1 50.5 43.6 37.1 31.1 25.6 20.5 15.8 11.4 7.3 36 59.4 51.9 44.9 38.4 32.5 26.9 21.8 17.1 12.7 8.6 4.9 34 53.2 46.2 39.8 33.8 28.3 23.2 18.4 14.0 10.0 6.2 32 47.5 41.1 35.1 29.6 24.5 19.8 15.4 11.3 7.5 4.0 30 42.4 36.5 30.9 25.8 21.1 16.7 12.6 8.8 5.3 28 37.8 32.3 27.2 22.4 18.0 14.0 10.2 6.7 3.4 26 33.6 28.5 23.8 19.4 15.3 11.5 8.0 4.7 1.6 24 29.8 25.1 20.7 16.6 12.8 9.3 6.0 2.9 22 26.4 22.0 18.0 14.2 10.6 7.4 4.3 1.4 20 23.4 19.3 15.5 12.0 8.7 5.6 2.7 18 20.6 16.8 13.3 10.0 6.9 4.1 1.4 16 18.2 14.6 11.4 8.3 5.4 2.7 14 16.0 12.7 9.6 6.7 4.0 1.5 12 14.0 10.9 8.1 5.3 2.8 10 12.3 9.4 6.7 4.1 1.7 8 10.7 8.0 5.5 3.1 0.8 6 9.3 6.8 4.4 2.1 4 8.1 5.7 3.4 1.6 2 7.1 4.8 2.8 0.8 0 6.1 4.0 2.0

Faktor pemberat W: faktor kesan radiasi ke atas ET. Boleh terus dibaca dalam Jadual 3.4.

Faktor Radiasi bersih, Rn: Rn ialah perbedaan diantara Rn yang diterima dan Rn yang dipantulkan. Rn boleh di kira menggunakan data pancaran matahari, suhu udara dan kelembapan udara. Jadual 3.5 dan 3.6 boleh digunakan untuk membuat anggaran. 1 n ns n R R R = −

(48)

Jadual 3.2. Tekanan wap (ed) daripada Psychrometer data, Altitude 1000-2000 m

Bulb kering To_C

Depression Wet bulb To_{C Altitud 1000-2000 m}

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 40 73.8 65.2 57.1 49.8 43.0 41.8 31.0 25.6 20.7 16.2 12.0 8.1 38 66.3 58.2 50.9 44.1 37.9 36.7 26.8 21.8 17.3 13.2 9.2 5.7 36 59.4 52.1 45.2 39.0 33.3 32.1 23.0 18.4 14.3 10.4 6.8 3.5 34 53.2 46.4 40.1 34.4 29.1 24.1 19.6 15.4 11.5 8.0 4.6 1.5 32 47.5 41.3 35.5 30.2 25.3 20.7 16.6 12.6 9.1 5.8 2.6 30 42.4 36.7 31.3 26.4 21.9 17.7 13.8 10.2 6.9 3.8 0.9 28 37.8 32.5 27.5 23.0 18.9 14.9 11.4 8.0 4.9 2.1 26 33.6 28.7 24.1 20.0 16.1 12.5 9.2 6.0 3.2 0.5 24 29.8 25.3 21.1 17.2 13.9 10.3 7.2 4.3 1.6 22 26.4 22.3 18.3 14.3 11.5 8.3 5.5 2.7 0.2 20 23.4 19.5 15.9 12.6 9.5 6.6 3.9 1.3 18 20.6 17.1 13.7 10.6 7.8 5.0 2.5 0.1 16 18.2 14.9 11.7 8.9 6.2 3.6 1.3 14 16.0 12.9 10.0 7.3 4.8 2.4 0.3 12 14.0 11.2 8.4 5.9 3.6 1.4 10 12.3 9.6 7.0 4.7 2.6 0.4 8 10.7 8.2 5.8 3.7 1.6 6 9.3 7.0 4.8 2.7 0.7 4 8.1 6.0 3.8 1.8 2 7.1 5.0 2.9 1.0 0 6.1 4.1 2.1

Jadual 3.3. Faktor (1-W), suhu 2-20oC

Suhu o_C ₂ _{4 6 8 10 12 14 16 18 20} (1-W) pada ketinggian (m) 0 0.57 0.54 0.51 0.48 0.45 0.42 0.39 0.36 0.34 0.32 500 0.56 0.52 0.49 0.46 0.43 0.4 0.38 0.35 0.33 0.3 1500 0.54 0.51 0.48 0.45 0.42 0.39 0.36 0.34 0.31 0.29 2000 0.51 0.48 0.45 0.42 0.39 0.36 0.34 0.31 0.29 0.27 3000 0.48 0.45 0.42 0.39 0.36 0.34 0.31 0.29 0.27 0.25 4000 0.46 0.42 0.39 0.36 0.34 0.31 0.29 0.27 0.25 0.23

(49)

Jadual 3.3 (smb.). Faktor (1-W) suhu 22-40 o_C Suhu o_C ₂₂ _{24 26 28 30 32 34 36 38 40} (1-W) pada ketinggian (m) 0 0.29 0.27 0.25 0.23 0.22 0.2 0.19 0.17 0.16 0.15 500 0.28 0.26 0.24 0.22 0.21 0.19 0.18 0.16 0.15 0.14 1500 0.27 0.25 0.23 0.21 0.2 0.18 0.17 0.15 0.14 0.13 2000 0.25 0.23 0.21 0.19 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 3000 0.23 0.21 0.19 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 4000 0.21 0.19 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 Jadual 3.4. Faktor (W) Suhu o_C _{2 4 6 8 10 12 14 16 18 20} W pada ketinggian berikut (m) 0 0.43 0.46 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 500 0.44 0.48 0.51 0.54 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 1500 0.46 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 2000 0.49 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 3000 0.52 0.55 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75 4000 0.54 0.58 0.61 0.64 0.66 0.69 0.71 0.73 0.75 0.77

Jadual 3.3 (smb.). Faktor (W) suhu 22-40 o_C

Suhu o_C _{22 24 26 28 30 32 34 36 38 40} W pada ketinggian berikut (m) 0 0.71 0.73 0.75 0.77 0.78 0.80 0.82 0.83 0.84 0.85 500 0.72 0.74 0.76 0.78 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 1500 0.73 0.75 0.77 0.79 0.80 0.82 0.83 0.85 0.86 0.87 2000 0.75 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 3000 0.77 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 4000 0.79 0.81 0.82 0.84 0.85 0.86 0.87 0.89 0.90 0.90

(50)

Rns ialah radiasi yang diterima dan Rn1 ialah radiasi yang hilang. Untuk membuat anggaran Rn, langkah berikut di gunakan (rujuk juga gambarajah

3.4):

Untuk bulan-bulan tertentu, pilih Ra (Radiasi jumlah) daripada Jadual 3.5

bagi kawasan yang mempunyai latitude tertentu,

Rns Rnl Net longwave longwave shortwave Net shortwave Rs α Rn = Rns – Rnl = (1-α) Rs - Rnl

(51)

Jadual 3.5. Radiasi, Radalam bentuk sejatan (mm/day)

Kawasan terletak di Hemisfera Utara

Lat Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Ogos Sept Okt Nov Dec

50o_{3.8 6.1 9.4 12.7 15.8 17.1 16.4 14.1 10.9 7.4 4.5 3.2} 48 4.3 6.6 9.8 13.0 15.9 17.2 16.5 14.3 11.2 7.8 5.0 3.7 46 4.9 7.1 10.2 13.3 16.0 17.2 16.6 14.5 11.5 8.3 5.5 4.3 44 5.3 7.6 10.6 13.7 16.1 17.2 16.6 14.7 11.9 8.7 6.0 4.7 42 5.9 8.1 11.0 14.0 16.2 17.3 16.7 15.0 12.2 9.1 6.5 5.2 40 6.4 8.6 11.4 14.3 16.4 17.3 16.7 15.2 12.5 9.6 7.0 5.7 38 6.9 9.0 11.8 14.5 16.4 17.2 16.7 15.3 12.8 10.0 7.5 6.1 36 7.4 9.4 12.1 14.7 16.4 17.2 16.7 15.4 13.1 10.6 8.0 6.6 34 7.9 9.8 12.4 14.8 16.5 17.1 16.8 15.5 13.4 10.8 8.5 7.2 32 8.3 10.2 12.8 15.0 16.5 17.0 16.8 15.6 13.6 11.2 9.0 7.8 30 8.8 10.7 13.1 15.2 16.5 17.0 16.8 15.7 13.9 11.6 9.5 8.3 28 9.3 11.1 13.4 15.3 16.5 17.8 16.7 15.7 14.1 12.0 9.9 8.8 26 9.8 11.5 13.7 15.3 16.4 16.7 16.6 15.7 14.3 12.3 10.3 9.3 24 10.2 11.9 13.9 15.4 16.4 16.6 16.5 15.8 14.5 12.6 10.7 9.7 22 10.7 12.3 14.2 15.5 16.3 16.4 16.4 15.8 14.6 13.0 11.1 10.2 20 11.2 12.7 14.4 15.6 16.3 16.4 16.3 15.9 14.8 13.3 11.6 10.7 18 11.6 13.0 14.6 15.6 16.1 16.1 15.1 15.8 14.9 13.6 12.0 11.1 16 12.0 13.3 14.7 15.6 16.0 15.9 15.9 15.7 15.0 13.9 12.4 11.6 14 12.4 13.6 14.9 15.7 15.8 15.7 15.7 15.7 15.1 14.1 12.8 12.0 12 12.8 13.9 15.1 15.7 15.7 15.5 15.5 15.6 15.2 14.4 13.3 12.5 10 13.2 14.2 15.3 15.7 15.5 15.3 15.3 15.5 15.3 14.7 13.6 12.9 8 13.6 14.5 15.3 15.6 15.3 15.0 15.1 15.4 15.3 14.8 13.9 13.3 6 13.9 14.8 15.4 15.4 15.1 14.7 14.9 15.2 15.3 15.0 14.2 13.7 4 14.3 15.0 15.5 15.5 14.9 14.4 14.6 15.1 15.3 15.1 14.5 14.1 2 14.7 15.3 15.6 15.3 14.6 14.2 14.3 14.9 15.3 15.3 14.8 14.4 0 15.0 15.5 15.7 15.3 14.4 13.9 14.1 14.8 15.3 15.4 15.1 14.8

Dapatkan nilai Rs (Radiasi di udara) dengan menggunakan rumus

a

s R

N n

R =(0.25+0.50 ) (3.15)

(52)

Jadual 3.5 (samb.). Radiasi, Radalam bentuk sejatan (mm/day)

Kawasan terletak di Hemisfera Selatan

Lat Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Ogos Sept Okt Nov Dec

50o_{17.5 14.7 10.9 7.0 4.2 3.1 3.5 5.5 8.9 12.9 16.5 18.2} 48 17.6 14.9 11.2 7.5 4.7 3.5 4.0 6.0 9.3 13.2 16.6 18.2 46 17.7 15.1 11.5 7.9 5.2 4.0 4.4 6.5 9.7 13.4 16.7 18.3 44 17.8 15.3 11.9 8.4 5.7 4.4 4.9 6.9 10.2 13.7 16.7 18.3 42 17.8 15.5 12.2 8.8 6.1 4.9 5.4 7.4 10.6 14.0 16.8 18.3 40 17.9 15.7 12.5 9.2 6.6 5.3 5.9 7.9 11.0 14.2 16.9 18.3 38 17.9 15.8 12.8 9.6 7.1 5.8 6.3 8.3 11.4 14.4 17.0 18.3 36 17.9 16.0 13.2 10.1 7.5 6.3 6.8 8.8 11.7 14.6 17.0 18.2 34 17.8 16.1 13.5 10.5 8.0 6.8 7.2 9.2 12.0 14.9 17.1 18.2 32 17.8 16.2 13.8 10.9 8.5 7.3 7.7 9.6 12.4 15.1 17.2 18.1 30 17.8 16.4 14.0 11.3 8.9 7.8 8.1 10.1 13.7 15.3 17.3 18.1 28 17.7 16.4 14.3 11.6 9.3 8.2 8.6 10.4 13.0 15.4 17.2 17.9 26 17.6 16.4 14.4 12.0 9.7 8.7 9.1 10.9 13.2 15.5 17.2 17.8 24 17.5 16.5 14.6 12.3 10.2 9.1 9.5 11.2 13.4 15.6 17.1 17.7 22 17.4 16.5 14.8 12.6 10.6 9.6 10.0 11.6 13.7 15.7 17.0 17.5 20 17.3 16.5 15.0 13.0 11.0 10.0 10.4 12.0 13.9 15.8 17.0 17.4 18 17.1 16.5 15.1 13.2 11.4 10.4 10.8 12.3 14.1 15.8 16.8 17.1 16 16.9 16.4 15.2 13.5 11.7 10.8 11.2 12.6 14.3 15.8 16.7 16.8 14 16.7 16.4 15.3 13.7 12.1 11.2 11.6 12.9 14.5 15.8 16.5 16.6 12 16.6 16.3 15.4 14.0 12.5 11.6 12.0 13.2 14.7 15.8 16.4 16.5 10 16.4 16.3 15.5 14.2 12.8 12.0 12.4 13.5 14.8 15.9 16.2 16.2 8 16.1 16.1 15.5 14.4 13.1 12.4 12.7 13.7 14.9 15.8 16.0 16.0 6 15.8 16.0 15.6 14.7 13.4 12.8 13.1 14.0 15.0 15.7 15.8 16.7 4 15.5 15.8 15.6 14.9 13.8 13.2 13.4 14.3 15.1 15.6 15.5 15.4 2 15.3 15.7 15.7 15.1 14.1 13.5 13.7 14.5 15.2 15.5 15.3 15.1 0 15.0 15.5 15.7 15.3 14.4 13.9 14.1 14.8 15.3 15.4 15.1 14.8 Untuk mendapatkan nilai Rns(radiasi gelombang pendek bersih), Rs mestilah

di laras menggunakan faktor pantulan permukaan tanaman, menggunakan rumus berikut

s

ns a R

R =(1− ) (3.16)

Untuk kebanyakan tanaman nilai a ialah 0.25

Nilai Rn1 (gelombang panjang bersih) boleh ditentukan menggunakan data T,

(53)

Jadual 3.6. Tempoh maksimum pancaran matahari, N Hemisfera

Utara Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Hemisfera

Selatan Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun

Latitud (o₎ 50 8.5 10.1 11.8 13.8 15.4 16.3 15.9 14.5 12.7 10.8 9.1 8.1 48 8.8 10.2 11.8 13.6 15.2 16 15.6 14.3 12.6 10.9 9.3 8.3 46 9.1 10.4 11.9 13.5 14.9 15.7 15.4 14.2 12.6 10.9 9.5 8.7 44 9.3 10.5 11.9 13.4 14.7 15.4 15.2 14 12.6 11 9.7 8.9 42 9.4 10.6 11.9 13.4 14.6 15.2 14.9 13.9 12.6 11.1 9.8 9.1 40 9.6 10.7 11.9 13.3 14.4 15 14.7 13.7 12.5 11.2 10 9.3 35 10.1 11 11.9 13.1 14 14.5 14.3 13.5 12.4 11.3 10.3 9.8 30 10.4 11.1 12 12.9 13.6 14 13.9 13.2 12.4 11.5 10.6 10.2 25 10.7 11.3 12 12.7 13.3 13.7 13.5 13 12.3 11.6 10.9 10.6 20 11 11.5 12 12.6 13.1 13.3 13.2 12.8 12.3 11.7 11.2 10.9 15 11.3 11.6 12 12.5 12.8 13 12.9 12.6 12.2 11.8 11.4 11.2 10 11.6 11.8 12 12.3 12.6 12.7 12.6 12.4 12.1 11.8 11.6 11.5 5 11.8 11.9 12 12.2 12.3 12.4 12.3 12.3 12.1 12 11.9 11.8 0 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

Jadual 3.7. Kesan f(T),f(ed) dan f(n/N) terhadap Rn1 f(T) To_C _{0 2 4 6 8 19 12 14 16 18} f(T) 11.0 11.4 11.7 12.0 12.4 12.7 13.1 13.5 13.8 14.2 To_C _{20 22 24 26 28 30 32 34 36} f(T) 14.6 15.0 15.4 15.9 16.3 16.7 17.2 17.7 18.1 f(ed) ed (mbar) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 f(ed) 0.23 0.22 0.20 0.19 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13 ed (mbar) 24 26 28 30 32 34 36 38 40 f(ed) 0.12 0.12 0.11 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06

(54)

Jadual 3.7(samb.) . Kesan f(T),f(ed) dan f(n/N) terhadap Rn1 f(n/N) n/N 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 f(n/N) 0.10 0.15 0.19 0.24 0.28 0.33 0.37 0.42 0.46 0.51 n/N 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 f(n/N) 0.55 0.60 0.64 0.69 0.73 0.78 0.82 0.87 0.91 Guna rumus Rn = Rns – Rn1

Faktor pelaras, c : Rumus Penman menganggap nilai radiasi dan kelembapan udara pada kebanyakan masa ialah pada kadar sederhana tinggi ke tinggi manakala halaju angin pada waktu siang ialah dua kali ganda pada waktu malam. Tetapi keadaan sedemikian tidak sentiasa berlaku. Maka faktor penyelaras c diperlukan dan boleh dirujuk pada Jadual 3.8.

Jadual 3.8. Faktor pelaras (c) terhadap RH dan U

Rsmm/hari

ay m/s RH3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9 12 max30% RH max 60% RH max 90%

Usiang/Umalam = 4.0 0 .86 .90 1.0 1.0 .96 .98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10 3 .79 .84 .92 .97 .92 1.0 1.11 1.19 .99 1.10 1.27 1.32 6 .68 .77 .87 .93 .85 .96 1.11 1.19 .94 1.10 1.26 1.33 9 .55 .65 .78 .90 .76 .88 1.02 1.14 .88 1.01 1.16 1.27

Jadual 3.8 (samb.). Faktor pelaras (c) terhadap RH dan U

Usiang/Umalam = 3.0

0 .86 .90 1.0 1.0 .96 .98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10

3 .76 .81 .88 .94 .87 .96 1.06 1.12 .94 1.04 1.18 1.28

6 .61 .68 .81 .88 .77 .88 1.02 1.10 .86 1.01 1.15 1.22

(55)

Jadual 3.8 (samb.). Faktor pelaras (c) terhadap RH dan U Usiang/Umalam = 2.0 0 .86 .90 1.0 1.0 .96 .98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10 3 .69 .76 .85 .92 .83 .91 .99 1.05 .89 .98 1.10 1.14 6 .53 .61 .74 .84 .70 .80 .94 1.02 .79 .92 1.05 1.12 9 .37 .48 .65 .76 .59 .70 .84 .95 .71 .81 .96 1.06 Usiang/Umalam = 1.0 0 .86 .90 1.0 1.0 .96 .98 1.05 1.05 1.02 1.06 1.10 1.10 3 .64 .71 .82 .89 .78 .86 .94 .99 .85 .92 1.01 1.05 6 .43 .53 .68 .79 .62 .70 .84 .93 .72 .82 .95 1.00 9 .27 .41 .59 .70 .50 .60 .75 .87 .62 .72 .87 .96

Kaedah Blaney Cridle

Kaedah ini hanya perlu menggunakan data kaji cuaca yang minimum, iaitu data suhu udara sahaja.

Sesuai untuk anggaran ET bulanan Rumus: hari mm T p c ET = { (0.46 +8)} / (3.17)

T = suhu purata bulanan (o_C) p = purata peratus jumlah jam siang

c = faktor pelaras terhadap kelembapan udara, sinaran matahari dan kelajuan angin siang

Nilai p boleh dianggar menggunakan Jadual 3.9.

(56)

(57)

Jadual 3.9. Faktor p untuk Kaedah Blaney-Criddle Latititud Utara Selatan

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Jul Aug Sep Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun

60o_.15_.20_.26_.32_.38_.41_.40_.34_.28_.22_.17_.13 58 .16 .21 .26 .32 .37 .40 .39 .34 .28 .23 .18 .15 56 .17 .21 .26 .32 .36 .39 .38 .33 .28 .23 .18 .16 54 .18 .22 .26 .31 .36 .38 .37 .33 .28 .23 .19 .17 52 .19 .22 .27 .31 .35 .37 .36 .33 .28 .24 .20 .17 50 .19 .23 .27 .31 .34 .36 .35 .32 .28 .24 .20 .18 48 .20 .23 .27 .31 .34 .36 .35 .32 .28 .24 .21 .19 46 .20 .23 .27 .30 .34 .35 .34 .32 .28 .24 .21 .20 44 .21 .24 .27 .30 .33 .35 .34 .31 .28 .25 .22 .20 42 .21 .24 .27 .30 .33 .34 .33 .31 .28 .25 .22 .21 40 .22 .24 .27 .30 .32 .34 .33 .31 .28 .25 .22 .21 35 .23 .25 .27 .29 .31 .32 .32 .30 .28 .25 .23 .22 30 .24 .25 .27 .29 .31 .32 .31 .30 .28 .26 .24 .23 25 .24 .26 .27 .29 .30 .31 .31 .29 .28 .26 .25 .24 20 .25 .26 .27 .28 .29 .30 .30 .29 .28 .26 .25 .25 15 .26 .26 .27 .28 .29 .29 .29 .28 .28 .27 .26 .25 10 .26 .27 .27 .28 .28 .29 .29 .28 .28 .27 .26 .26 5 .27 .27 .27 .28 .28 .28 .28 .28 .28 .27 .27 .27 0 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 .27 Kaedah Epan

Kehilangan air yang berlaku pada kancah sejatan (Epan) adalah hasil daripada proses radiasi, halaju angin, suhu udara dan kelembapan udara secara integrasi ke atas permukaan air.

Oleh yang demikian, nilai ET sebenar secara tak langsung boleh di perolehi daripda data-data kancah sejatan.

(58)

pan

p E

k

ET = * (3.18)

Epan = jumlah kehilangan air daripada kancah sejatan (mm/hari)

kp = pekali kancah

Nilai kp boleh dirujuk terus daripada Jadual 3.9 untuk Kancah kelas A dan

Jadual 3.10 untuk kancah kelas Colorado

Jadual 3.9. Nilai pekali kancah (kp) untuk pan Kelas A Pan Kelas

A

Kes A: Pan terletak di kawasan tanaman renek

Kes B: Pan terletak di kawasan gersang RHmean % <40 40-70 >70 <40 40-70 >70 Halaju Angin Km/hari Jarak dari kawasan tanaman (m) Jarak dari kawasan gersang (m) Ringan <175 10 .65 .65 .85 1 .55 .55 .75 10 .6 1 .7 .8 .7 .85 .8 100 .70 .8 .85 100 .55 .65 .75 1000 .75 .85 .85 1000 .5 .6 .7 Moderat 175-425 10 .6 .7 .75 1 .5 .6 .65 10 .55 .65 1 .65 .75 .8 .7 100 .65 .75 .8 100 .5 .6 .65 1000 .7 .8 .8 1000 .45 .55 .6 Kuat 425-700 10 .55 .6 .85 1 .45 .5 .6 10 .5 1 .6 .65 .7 .55 .65 100 .6 .65 .7 100 .45 .5 .6 1000 .65 .7 .75 1000 .4 .45 .55 Sangat Kuat >700 1 .4 .45 .5 1 .5 .6 .65 10 .45 .55 .6 10 .45 .5 .55 100 .5 .6 .65 100 .4 .45 .5 1000 .55 .6 .65 1000 .35 .4 .45

(59)

Kaedah US-ARS (US- Agricultural Research Service)

• Kaedah yang lebih tepat kerana mengambil kira kelembapan tanah dan kadar tumbesaran tanaman

Rumus: x p

AWC

SA

S

E

k

GI

ET

_⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

=

*

_(3.19)

GI = index tumbesaran tanaman (growth index) (% kematangan)

k = nisbah GI : Sejatan Kancah, 1.0-1.2 untuk rumput pendek, 1.2-1.6 untuk tanaman pada ketinggian bahu, 1.6-2.0 untuk kawasan hutan

Ep = Sejatan pada kancah (in/hari)

S = jumlah keronggaan tanah (total soil porosity) S A = keronggaan tanah yang sedia ada (available soil porosity)

AWC = keronggaan tanah yang hanya boleh dikurangkan oleh

ET

x = AWC/G (G ialah kelembapan tanah yang boleh disalirkan secara gravity sahaja

(60)

CONTOH SOALAN DAN PENYELESAIAN

Contoh 3.1

Menggunakan kaedah Penman, anggar nilai ET untuk bulan Julai bagi sebuah kawasan yang mempunyai rekod cuaca seperti berikut:

Tmax=35o_{C; Tmin=22}o_{C; RHmax=80%; RHmin=30%, Halaju angin, U, pada} ketinggian 3m =250 km/hari; altitud kawasan= 9m dpd paras laut, Latitude= 30o_{N; Pancaran matahari purata 11.5 jam/hari; Halaju purata} angin siang dan malam ialah masing-masing 3.2 dan 2.1 m/s.

ET = c [ W Rn + (1-W) f(u) (ea-ed)]

a). (ea-ed)

Tmean: = (35+22)/2= 28.5 oC RH mean = (80+30)/2 = 55 ea pada 28.5 oC (Jadual) = 38.9 mbar

ed = ea * (RHmean/100) = 21.4 mbar (ea-ed) = 17.5 mbar b). f(u) f(u) = 0.27 (1 + U/100) U = 232 km/hari f(u) = 0.9 c). Faktor (1-W) Altitud = 95 m Tmax = 35 o_C Tmin = 22 o_C Tavg = 28.5 o_C (1-W) dpd Jadual = 0.23

(61)

d). Faktor pemberat (W)

Tmax = 35 o_C Tmin = 22 oC Tavg = 28.5 o_C W dpd Jadual = 0.77 e). Faktor Radiasi

Ra dpd Jadual = 16.8 mm/hari Rs (0.25 +0.50 n/N)Ra, n= 11.5 jam, N=13.9 jam, n/N=0.83 dpd Jadual = 11.2 mm/hari Rns (1-a)Rs =8.4 mm/hari Rn1 f(T)*f(ed)*f(n/N) Dpd Jadual f(T)=16.4 f(ed)=0.13 f(N/n)=0.85 = 1.8 mm/hari Rn = Rns – Rn1 = 6.6 mm/hari f). Faktor pelarasan, c Usiang = 3.2 m/s Umalam = 2.1 m/s Usiang/Umalam = 1.5 Nilai c dpd jadual = 1.06 g). Rumus

(62)

ET = c [ W Rn + (1-W) f(u) (ea-ed)] = 1.01 (0.77 * 6.6 * + 0.23*0.90*17.5) = 8.8 mm/hari

Contoh 3.2

Menggunakan kaedah Blaney-Criddle, anggar nilai ET bagi bulan Julai untuk suatu kawasan yang mempunyai kedudukan dan rekod cuaca seperti berikut; Latitude = 30o_{N; altitude 95 m.sl.;} Rumus, ET = c [ p(0.46 T + 8)] mm/hari Tmak = 35 o_C Tmin = 22 oC Tmean harian = 28.5 o_C p dpd Jadual = 0.31 p(0.46T + 8)=0.31(0.46*28.5 + 8) = 6.6 mm/hari RHmin = medium n/N = sederhana ke tinggi U2 siang = sederhana ET dpd Gambarajah = 8.0 mm/hari

(63)

Contoh 3.3

Menggunakan kaedah Epan, anggar nilai ET bagi Bulan Julai untuk sebuah kawasan yang mempunyai rekod cuaca seperti berikut. Epan = 11.1 mm/hari

RH purata = sederhana tinggi Halaju angin = sederhana laju Rumus,

ET = kp * Epan

kp dpd Jadual = 0.75 ET 0.75 * 11.1 mm/hari = 8.3 mm/hari