Seputar Hidrologi

Siklus Hidrologi

Hidrologi adalah ilmu tentang air yang ada di bumi, yaitu keterdapatannya, sifat-sifat fisis dan kimiawinya, sirkulasi dan penyebarannya, serta reaksinya terhadap lingkungan, termasuk hubungannya dengan kehidupan. (Sianawati, 2009)
Secara meteorologis, air merupakan unsur pokok paling penting dalam atmofer bumi. Air terdapat sampai pada ketinggian 12.000 hingga 14.000 meter, dalam jumlah yang kisarannya mulai dari nol di atas beberapa gunung serta gurun sampai empat persen di atas samudera dan laut. Bila seluruh uap air berkondensasi (atau mengembun) menjadi cairan, maka seluruh permukaan bumi akan tertutup dengan curah hujan kira-kira sebanyak 2,5 cm. Air terdapat di atmosfer dalam tiga bentuk: dalam bentuk uap yang tak kasat mata, dalam bentuk butir cairan dan hablur es. Kedua bentuk yang terakhir merupakan curahan yang kelihatan, yakni hujan, hujan es, dan salju. (lablink)
Gerakan air di permukaan bumi ini merupakan perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut secara berangsur-angsur. Matahari mengeluarkan energi panas yang akan menyebabkan terjadinya evaporasi di laut atau tubuh-tubuh perairan. Evaporasi akan menyebabkan terjadinya uap air tersebut terbawa angin melintasi daratan yang bergunung atau datar, apabila keadaan atmosfer memungkinkan sebagian dari uap air akan turun menjadi hujan. Dalam daur hidrologi komponen masukan utama berupa air hujan, air hujan yang jatuh di permukaan akan tertahan sementara di sungai, danau, dalam tanah sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia. (Asdak, 1995).
Evaporasi dan evapotranspirasi akibat adanya energi panas matahari dapat menyebabkan air yang ada di permukaan, dalam vegetasi, dalam lengas tanah serta laut mengalami penguapan dan menjadi uap air di atmosfer yang akan menyebabkan terjadinya hujan. Uap air yang jatuh sebagai hujan akan menempati ruang-ruang dipermukaan. Air hujan sebagian akan menjadi aliran permukaan (runoff), meresap kedalam tanah (infiltrasi), tertahan pada vegetasi, dan langsung pada tubuh air (sungai/laut).
Air hujan yang ada di permukaan akan mengalir sesuai dengan topografi dari tempat yang tinggi menuju pada tempat yang rendah. Aliran permukaan tersebut ada yang mengalir secara bebas (overlandflow) dan mengalir secara langsung (runoff). Apabila pada permukaan terdapat suatu cekungan maka aliran air akan tertampung sementara untuk kemudian mengalir pada system sungai menuju ke hilir/laut. Air permukaan yang melalui peresapan ke dalam tanah (infiltrasi) sebagian akan menjadi aliran antara dan sebagian yang ter-perkolasi (pergerakan air dari lengas tak jenus ke mintakat jenuh) akan menjadi air tanah. Sedangkan air hujan yang jatuh pada vegetasi terdapat beberapa proses, jatuh melalui sela-sela daun/ tajuk (througfall), mengalir ke bawah melalui batang pohon (streamflow), serta ada yang tidak sampai ke permukaan karena telah mengalami penguapan dari tajuk pohon (intersepsi).
Analisis kuantitatif dari konsep siklus hidrologi (neraca air), siklus dibatasi oleh kondisi fisik tertentu seperti DAS atau sebidang lahan, dan di dalamnya menerima masukan (input), proses, dan keluaran (output). Masukan (input) mencakup presipitasi dengan berbagai bentuknya. Keluaran (output) mencakup dua keluaran utama yaitu evaporasi dan limpasan serta bocoran akifer, sedangkan proses meliputi berbagai transfer air yang terjadi dalam system siklus tersebut. Pendekatan kedua ini apabila dikaji lebih jauh bentuknya sama dengan pendekatan pertama yaitu neraca air atau hidrologi, namun prosedur perhitungannya lebih komplek.
Seyhan (1977), Menyatakan bahwa respon sistem DAS dapat ditinjau dari tiga segi yaitu hujan (sebagai input), sistem DAS (sebagai operator), dan debit runoff (sebagai output). Sistem DAS sebagai operator mengubah hujan P(t) menjadi debit runoff Q(t). Sistem DAS yang merupakan lahan total dan permukaan air yang dibatasi oleh topografi merupakan salah satu cara memberikan sumbangan terhadap debit runoff. Besarnya hujan yang akan menjadi debit runoff tergantung pada karakteristik setiap DAS. Sistem DAS yang bertindak sebagai operator yang mengubah hujan P(t) menjadi debit runoff Q(t) dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagi berikut : MASUKAN –> STUKTUR SISTEM –> KELUARAN
Sekitar 396.000 km3 air naik ke atmosfer tiap tahun, 84% berasal dari samudera, 16% dari darat (danau, sungai, tanah, tanaman) à EVAPOTRANSPIRASI ; 75% air yang naik langsung jatuh ke samudera ; 10% jatuh ke tanah, mengalir kembali ke samudera ;15% meresap ke dalam tanah dimanfaatkan tanaman dll
DAS mempunyai suatu keterkaitan antara faktor biotik, abiotik dan budaya serta interaksi yang saling berpengaruh dari DAS bagian hulu, tengah dan hilir. Factor biotik merupakan makluk hidup yang menempati ruang DAS, factor abiotik merupakan permukaan lahan DAS tersebut sedangkan budaya adalah sifat dan perilaku masyarakat terhadap kawasan DAS.
Kawasan hulu DAS merupakan suatu daerah topografi tinggi kemiringan lebih besar dari 15 %, alur sungai rapat dan merupakan daerah konservasi. Kemiringan yang terjal menyebabkan aliran langsung permukaan sangat tinggi akan tetapi apabila konservasi pada daerah hulu ini relative baik, vegetasi dengan kerapatan tinggi dan system drainase yang tertata serta kondisi tanah yang stabil maka aliran langsung permukaan tersebut akan tertahan dan sebagian besar meresap ke dalam tanah, sehingga cadangan air dalam tanah sangat tinggi. Akan tetapi apabila konservasi daerah hulu yang buruk baik dari segi pengelolaan vegetasi dan tanah maka air hujan yang jatuh sebagian besar akan menjadi aliran langsung permukaan dan masuk pada system sungai. Hal ini dapat menyebabkan longsor pada wilayah hulu dan menjadikan banjir di kawasan tengah dan hilir DAS. Wilayah hulu DAS merupakan daerah yang penting karena berfungsi sebagai perlindungan terhadap seluruh DAS karena konservasi yang dilakukan pada hulu DAS akan berdampak pada seluruh DAS.
Karakteristik DAS pada umumnya tercermin dari penggunaan lahan, jenis tanah, topografi, kemiringan, panjang lereng, serta pola aliran yang ada. Pola aliran dalam das dapat terbentuk dari karakteristik fisik dari DAS. Pola aliran merupakan pola dari organisasi atau hubungan keruangan dari lembah-lembah, baik yang dialiri sungai maupun lembah yang kering atau tidak dialiri sungai (riil). Pola aliran dipengaruhi oleh lereng, kekerasan batuan, struktur, sejarah diastrofisme, sejarah geologi dan geomerfologi dari daerah alairan sungai. Dengan demikian pola aliran sangat berguna dalam interpretasi kenampakan geomorfologis, batuan dan struktur geologi.

Penginderaan Jauh hidrologi

Dalam mempelajari penginderaan jauh bidang hidrologi maka fokus kita adalah kajian permukaan yaitu berupa proses hidrologi yang ada di permukaan, sehingga sebelum kita melakukan identifikasi, deteksi dan analisis dengan menggunakan data-data penginderaan jauh maka pengetahuan mengenai hidrologi harus dimengerti terlebih dahulu dari input, sistem yang bekerja, dan output.

Kelangkaan mengenai data hidrologi seperti debit Run off merupakan masalah umum yang sering dijumpai sebagian DAS di Indonesia, sedangkan dalam pengelolaan DAS diperlukan informasi yang saling terkait secara cepat dan tepat. Informasi mengenai daerah aliran sungai meliputi wilayah yang luas dan berada pada daerah yang sulit dijangkau dalam hubungannya dengan informasi debit puncak. Penerapan teknik penginderaan jauh berguna mengumpulkan data kualitatif dan kuantitatif dari lingkungan terestrial yang di dalamnya mencakup tentang studi hidrologi. Data tersebut lebih lazim dalam sifat spasial dan ditampilkan dalam bentuk peta, dan peta-peta tersebut merupakan peta tematik yang menggambarkan variasi spasial dari fenomena tunggal atau hubungan antar fenomena. (puguh, 2005).

Citra pengeinderaan jauh merupakan gambaran relatif lengkap tentang obyek dipermukaan bumi. Setiap obyek yang tidak terlindung oleh obyek lain tergambar pada citra pengeinderaan jauh, yang ujud dan letaknya mirip dengan keadaan sebenarnya di medan. Pemanfaatan citra pengeinderaan jauh salah satunya digunakan untuk mendeteksi, mengidentifikasi, dan memetakan kenampakan-kenampakan hidrologi yang berada pada permukaan seperti penyebaran nilai koefisien aliran permukaan dan debit aliran maupun di bawah permukaan bumi seperti memetakan kondisi air tanah. Penyadapan informasi hidrologi melalui citra pengeinderaan jauh dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung. Penyadapan informasi hidrologi melalui citra pengeinderaan jauh secara langsung umumnya lebih ditujukan untuk identifikasi morfometri daerah aliran sungai (DAS), seperti bentuk dan luas DAS, pola aliran, dan lain sebagainya, sedangkan penyadapan informasi hidrologi melalui citra pengeinderaan jauh secara tidak langsung lebih ditekankan kepada identifikasi karakteristik fisik daerah berdasarkan pendekatan-pendekatan dalam mengidentifikasi obyek-obyek hidrologi seperti dalam menentukan tingkat infiltrasi tanah. Penggunaan teknik penginderaan jauh untuk membantu survei dan pemetaan hidrologi dapat mengurangi biaya, waktu serta tenaga bila dibandingkan dengan pengukuran secara terestrial (puguh, 2005).

Pendekatan hidromorfometri dapat menjelaskan hubungan antara aspek-aspek morfometri dan variabel-variabel hidrologi (Seyhan, 1976). Pendekatan hidromorfometri dapat menjelaskan respon limpasan maupun masukan air ke tanah di dalam suatu sistem DAS sebagai reaksi dari variabel morfometri DAS terhadap masukan hujan. Selain variabel morfometri, variabel fisik permukan lahan lainnya seperti vegetasi, penggunaan lahan, yang membantu dalam analisis hidrologi dapat disadap dari citra pengeinderaan jauh. Untuk data hidrologi lainnya seperti kondisi air tanah yang tidak dapat disadap dari citra pengeinderaan jauh memerlukan data bantu dari informasi lain.

Melalui interpretasi citra pengeinderaan jauh karakteristik wilayah daerah aliran sungai dapat dengan mudah diidentifikasi. Kenampakan-kenampakan yang berkaitan dengan evaluasi medan seperti morfometri, topografi, pola aliran, erosi, vegetasi dan penggunaan lahan berhubungan erat dengan proses hidrologi dapat disadap melalui citra pengeinderaan jauh, sehingga dengan menggunakan data penginderaan jauh, citra pengeinderaan jauh dapat memberikan informasi secara keseluruhan dan mencakup aspek-aspek yang terkait (puguh, 2005).