Ekstraksi Informasi Hidrologi dengan Menggunakan Data Penginderaan Jauh


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).

I. 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). Gambar 1. merupakan siklus hidrologi

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.

P =Ea + Q + DS

dimana:

P             = presipitasi

Ea           = evaporasi dan transpirasi

Q            = total limpasan dan aliran sungai (debit)

DS           = cadangan air permukaan dan bawah permukaan

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

II. Konsep DAS

Dalam membicarakan permasalahan mengenai hidrologi ditekankan pada tinjauan menyeluruh komponen-komponen hidrologi, pengaruhnya satu terhadap yang lain serta kaitannya dengan komponen lain di luar jalur hidrologi perlu dilakukan, sehingga pembahasan masalah hidrologi tidak lepas membicakan masalah DAS (Daerah Aliran Sungai), yang merupakan daerah tangkapan air dengan dibatasi punggungan/igir gunung sehingga air yang jatuh akan tertampung dan mengalir melalui riil-riil sungai dan terpusat menuju pada titik outlet. Gambar 2. merupakan penampang melintang dari DAS.

Sumber gambar: http://www.oregon.gov

Sumber gambar: http://www.oregon.gov

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.

II. A. Pola Aliran Sungai

Dalam interpretasi pola aliran dapat mudah dilakukan dengan pemanfaatan data penginderaan jauh baik citra foto ataupun non foto sangat terlebih lagi apabila data penginderaan jauh yang stereoskopis (foto udara) dengan menampakkan 3 dimensional, sehingga hasil yang didapatkan akan maksimal. Citra satelit yang paling baik digunakan untuk mengetahui pola aliran adalah citra radar (ifsar) yang menghasilkan kenampakan tiga dimensi yang paling baik. Pola aliran mempunyai berbagai jenis pola, diantaranya ialah dendritic, paralel, radial, trelis, rectangular, centripetal, angular dan multibasinal. Gambar 3. merupakan jenis-jenis pola aliran sungai dalam DAS.

Pola Aliran Sungai

  1. Dendritik: seperti percabangan pohon, percabangan tidak teratur dengan arah dan sudut yang beragam. Berkembang di batuan yang homogen dan tidak terkontrol oleh struktur, umunya pada batuan sedimen dengan perlapisan horisontal, atau pada batuan beku dan batuan kristalin yang homogen.
  2. Rectangular : Aliran rectangular merupakan pola aliran dari pertemuan antara alirannya membentuk sudut siku-siku atau hampir siku-siku. Pola aliran ini berkembang pada daerah rekahan dan patahan.
  3. Paralel: anak sungai utama saling sejajar atau hampir sejajar, bermuara pada sungai-sungai utama dengan sudut lancip atau langsung bermuara ke laut. Berkembang di lereng yang terkontrol oleh struktur (lipatan monoklinal, isoklinal, sesar yang saling sejajar dengan spasi yang pendek) atau dekat pantai.
  4. Trellis: percabangan anak sungai dan sungai utama hampir tegak lurus, sungai-sungai utama sejajar atau hampir sejajar. Berkembang di batuan sedimen terlipat atau terungkit dengan litologi yang berselang-seling antara yang lunak dan resisten.
  5. Deranged : pola aliran yang tidak teratur dengan sungai dengan sungai pendek yang arahnya tidak menentu, payau dan pada daerah basah mencirikan daerah glacial bagian bawah.
  6. Radial Sentrifugal: sungai yang mengalir ke segala arah dari satu titik. Berkembang pada vulkan atau dome.
  7. Radial Centripetal: sungai yang mengalir memusat dari berbagai arah. Berkembang di kaldera, karater, atau cekungan tertutup lainnya.
  8. Annular: sungai utama melingkar dengan anak sungai yang membentuk sudut hampir tegak lurus. Berkembang di dome dengan batuan yang berseling antara lunak dan keras.
  9. Pinnate : Pola Pinnate adalah aliran sungai yang mana muara anak sungai membentuk sudut lancip dengan sungai induk. Sungai ini biasanya terdapat pada bukit yang lerengnya terjal.
  10. Memusat/Multibasinal: percabangan sungai tidak bermuara pada sungai utama, melainkan hilang ke bawah permukaan. Berkembang pada topografi karst. Tabel 1. merupakan pola pengaliran dengan karaktersitiknya.

Morisawa (1985) menyebutkan pengaruh geologi terhadap bentuk sungai dan jaringannya adalah dinamika struktur geologi, yaitu tektonik aktif dan pasif serta lithologi (batuan). Kontrol dinamika struktur diantaranya pensesaran, pengangkatan (perlipatan) dan kegiatan vulkanik yang dapat menyebabkan erosi sungai. Kontrol struktur pasif mempengaruhi arah dari sistem sungai karena kegiatan tektonik aktif. Sedangkan batuan dapat mempengaruhi morfologi sungai dan jaringan topologi yang memudahkan terjadinya pelapukan dan ketahanan batuan terhadap erosi. Tabel 2. merupakan tabel kontrol struktur terhadap bentuk sungai

Tabel 2. Kontrol Struktur Terhadap Bentuk Sungai (Morisawa, 1985)

Pola Pengaliran dan Karakteristiknya (van Zuidam, 1985)

II. B. Kestabilan Air Pada Sungai

Kestabilan Air Sungai

  1. Sungai perenial, yaitu sungai yang airnya permanen atau selalu berair pada musim hujan dan kemarau. Contohnya sungai di Kalimantan, Sumatera dan Jawa.
  2. Sungai intermitten, yaitu sungai yang air hanya pada waktu musim hujan. Contohnya sungai Benam dan Membramo di Sumba.
  3. Sungai ephemeral, yaitu sungai yang berair hanya pada waktu datang hujan. Contohnya sungai di Nusa Tenggara .

Catatan : Kombinasi tipe ini dapat berlangsung dalam satu DAS

Apabila dilihat dari sudut pandang klasifikasi geologi terhadap sistem aliran maka, dapat dibedakan berupa aliran air influent, effluent, dan intermitent (sama). Identifikasi sistem aliran ini perlu diketahui karena berkaitan dengan pencemaran pada sungai yang akan mempengaruhi kondisi air tanah yang dipergunakan dalam pemenuhan kebutuhan sehari-hari (air minum).

  1. Influent : Sistem aliran sungai dimana air sungai masuk ke dalam tanah memberikan pasokan terhadap air tanah. Sehingga apabila ada suatu pencemaran pada sungai maka akan dapat membahayakan kondisi air tanah yang digunakan sebagai air minum.
  2. Effluent : Air tanah memberikan masukan/pasokan pada sistem aliran sungai. Pada umumnya aliran sungai berlangsung sepanjang tahun (perenial)
  3. Intermitent. Gambar 5. merupakan klasifikasi geologi terhadap sistem aliran sungai.

Sumber Gambar : Asdak, 1995

II. C. Sungai Berdasarkan Asal Kejadiannya (Arah Jurus Dan Kemiringan Formasi)

Pola Sungai Berdasarkan Arah Jurus dan Kemiringan (Asal Kejadiannya)

  1. Sungai konsekuen (K) adalah sungai yang alirannya mengikuti kemiringan batuan.
  2. Sungai subsekuen (S) adalah sungai yang arah alirannya sejajar dengan jurusa lapisan batuan.
  3. Sungai obsekuen (O) adalah sungai yang arah alirannya berlawanan dengan arah kemiringan lapisan batuan.
  4. Sungai resekuen (R) adalah sungai yang arah alirannya searah dengan sungai konsekuen dan alirannya masuk ke sungai subsekuen.
  5. Sungai insekuen (I) adalah sungai yang arah alirannya miring terhadap sungai konsekuen atau jurus batuan.

II. D. Sungai Berdasarkan Struktur Geologinya sungai dibedakan menjadi :

  1. Sungai Anteseden, adalah sungai yang tetap mempertahankan arah aliran airnya walaupun ada struktur geologi (batuan ) yang melintang ,hal ini karena kuatnya arus sehingga mampu menembus batuan yang merintangi.
  2. Sungai Superposed, adalah sungai yang melintang, struktur dan prosesnya dibimbing oleh lapisan batuan yang menutupinya.

II. E. Orde Sungai

Order sungai secara resmi diusulkan pada tahun 1952 oleh Arthur Newell Strahler, seorang geoscience profesor di Universitas Columbia di New York City, dalam artikelnya “Hypsometric (Area Ketinggian) Analisis Topologi Erosional.”

Sumber Gambar : http://svn.osgeo.org

  1. Starhler : adalah anak-anak sungai yang letaknya paling ujung dan dianggap sebagai sumber mata air pertama dari anak sungai tersebut. Segmen sungai sebagai hasil pertemuan dari orde yang setingkat adalah orde 2, dan segmen sungai sebagai hasil pertemuan dari dua orde sungai yang tidak setingkat adalah orde sungai yang lebih tinggi.
  2. Horton : mengklasifikasikan sungai berdsarkan tingkat kerumitan anak-anak sungainya. Saluran sungai tanpa anaknya disebut sebagai “first order”. Sungai yang mempunyai satu atau lebih anak sungai “first order” disebut saluran sungai “second order”. Sebuah sungai dikatakan “third order” jika sungai itu mempunyai sekurang-kurangnya satu anak sungai “second order
  3. Shreve : Dihitung mulai dari hulu, nomor orde sungai ditambahkan bersama-sama pada setiap pertemuan aliran, jika ada orde 1 bergabung dengan aliran orde 2 maka hasilnya adalah orde 3 sungai.

II. F. Morfometri DAS

Morfometri adalah nilai kuantitatif dari parameter-parameter yang terkandung pada suatu daerah aliran sungai (DAS). Menurut Susilo, 2006 karakteristik DAS yang penting dapat dikaji berdasarkan hasil analisis morfometri. Karakteristik DAS tersebut adalah:

1. Daerah Pengaliran/Drainage Area (A)

Daerah pengaliran merupakan karakteristik DAS yang paling penting dalam pemodelan berbasis DAS. Daerah pengaliran mencerminkan volume air yang dapat dihasilkan dari curah hujan yang jatuh di daerah tersebut. Curah hujan yang konstan dan seragam untuk seluruh daerah pengaliran merupakan asumsi yang umum dalam pemodelan hidrologi.

2. Panjang DAS/Watershed Length (L)

Panjang daerah aliran sungai biasanya didefinisikan sebagai jarak yang diukur sepanjang sungai utama dari outlet hingga batas DAS. Sungai biasanya tidak akan mencapai batas DAS, sehingga perlu ditarik garis perpanjangan mulai dari ujung sungai hingga batas DAS dengan memperhatikan arah aliran. Meskipun daerah pengaliran dan panjang DAS merupakan ukuran dari DAS tetapi keduanya mencerminkan aspek ukuran yang berbeda. Daerah pengaliran digunakan sebagai indikasi potensi hujan dalam menghasilkan sejumlah volume air, sedangkan panjang DAS biasanya digunakan dalam perhitungan waktu tempuh yang dibutuhkan oleh air untuk mengalir di dalam DAS.

3. Kemiringan DAS/Watershed Slope (S)

Banjir merupakan besaran yang mencerminkan momentum runoff dan lereng merupakan faktor penting dalam momentum tersebut. Lereng DAS mencerminkan tingkat perubahan elevasi dalam jarak tertentu sepanjang arah aliran utama. Lereng diukur berdasarkan perbedaan elevasi (ΔE) antara kedua ujung sungai utama dibagi dengan panjang DAS atau dapat dituliskan dalam persamaan:

S = ΔE/L

Beda elevasi (ΔE) tidak selalu menjadi atau mencerminkan beda elevasi maksimum dalam DAS. Elevasi tertinggi biasanya terdapat sepanjang batas DAS dan ujung dari sungai atau aliran utama umumnya tidak mencapai batas DAS.

4. Bentuk DAS/Watershed Shape

Bentuk DAS mempunyai variasi yang tak terhingga dan bentuk ini dianggap mencerminkan bagaimana aliran air mencapai outlet. DAS yang berbentuk lingkaran akan menyebabkan air dari seluruh bagian DAS mencapai outlet dalam waktu yang relatif sama. Akibatnya puncak aliran terjadi dalam waktu yang relatif singkat. Sejumlah parameter telah  dikembangkan untuk menentukan bentuk DAS antara lain

  • Panjang terhadap pusat DAS (Lca): Jarak (dalam satuan mil) yang diukur sepanjang sungai utama dari outlet hingga kesuatu titik di pusat DAS.
  • Faktor bentuk /Shape Factor (Ll) : Ll = (LLca)0.3 ; L adalah panjang DAS (mil)

  • Circularity ratio (Fc) : Fc = P/(4πA)0.5 ; P adalah keliling DAS (ft) dan A adalah luas DAS (ft2)

  • Circularity ration (Rc) : Rc = A/A0 ; A0 adalah luas suatu lingkaran yang mempunyai keliling sama dengan keliling DAS.

  • Elongation Ration (Re) : Re = 2/Lm(A/π)0.5 ; Lm adalah panjang maksimum DAS (ft) yang sejajar dengan sungai utama.

5. Kerapatan aliran/Drainage density (Dd)

Kerapatan aliran atau timbunan aliran permukaan merupakan panjang aliran sungai per kilometer persegi luas DAS (jumlah seluruh panjang alur sungai dalam luas DAS). Kerapatan aliran dapat dituliskan menggunakan persamaan :

Dd            = L/A

Keterangan :

Dd        = Kerapatan Aliran (km/km2)

L          = Jumlah Panjang Alur (km)

A         = Luas satuan pemetaan (km2)

Selain karakteristik DAS seperti yang disebutkan di atas, penggunaan lahan dan curah hujan merupakan karakteristik DAS yang tidak kalah pentingnya. Penggunaan lahan dan curah hujan memang tidak terkait dengan morfometri DAS, namun dalam kajian tentang banjir dengan menggunakan DAS sebagai unit analisis, keduanya merupakan faktor yang sangat penting.

Semakin besar nilai kerapatan aliran semakin baik sistem pengaliran sehingga semakin besar air larian total (infiltrasi kecil) dan semakin kecil air tanah yang tersimpan. Kerapatan aliran mempunyai hubungan dengan perilaku laju air larian, jumlah total air larian, dan jumlah air tanah yang tersimpan. Tabel 3. merupakan pengaruh besar-kecilnya kerapatan aliran terhadap koefisien aliran permukaan.

Tabel 3. Pengaruh Kerapatan Aliran Terhadap Koefisien Aliran Permukaan

Sumber : Meijerink, 1970 (dalam, Puguh, 2005)

III. Air Permukaan

Air permukaan merupakan bagian dari hujan yang mengalir di permukaan, merupakan lapisan aliran yang tipis yang pada akhirnya aliran ini akan berkumpul pada suatu sungai. Bentuk-bentuk air permukaan ini meliputi pada sungai, danau, rawa sedangkan apabila air permukaan tersebut masih pada permukaan tanah yang bebas maka sering disebut sebagai overland flow . Aliran permukaan langsung (runoff) terjadi apabila jumlah curah hujan melampui laju infiltrasi air ke dalam tanah. Gambar 8. merupakan proses aliran permukaan

Sumber : Seyhan, 1990

Pada gambar tersebut air hujan yang merupakan input jatuh ke permukaan, ada sebagian yang hilang dan ada yang mengalami kelebihan. Aliran permukaan total (debit sungai) berasal aliran permukaan langsung, aliran bawah permukaan (lapisan antara), dan berasal dari debit air tanah hasil perkolasi dari air hujan.Volume total dari aliran permukaan diakibatkan oleh faktor iklim (banyaknya presipitasi ; banyaknya evapotranspirasi) dan factor DAS (ukuran ; ketinggian). Distribusi waktu limpasan (aliran permukaan) menurut seyhan, 1977 :

    1. Faktor Meterologis
      1. Presipitasi (tipe, intensitas, lama, agihan kawasan, agihan waktu, arah gerakan hujan, frekuensi terjadinya, presipitasi yang mendahului)
      2. Meteorologis (radiasi matahari, suhu, kelembaban, kecepatan angina, tekanan atmosfer), yang mempengaruhi evapotranspirasi
    2. Faktor DAS
      1. Topografi (bentuk, kemiringan)
      2. Geologi (permeabilitas dan kapasitas akuifer)
      3. Tipe Tanah
      4. Vegetasi (penutupan vegetasi, pertumbuhan tanaman dalam saluran)
      5. Jaringan Drainase (urutan sungai dan kerapatan sungai)
    3. Faktor Manusia
      1. Struktur hidrolik
      2. Teknik Pertanian
      3. Urbanisasi

III. A. Pengukuran Debit

Dalam hidrologi dikemukakan, debit air sungai adalah, tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat ukur pemukaan air sungai. Pengukurannya dilakukan tiap hari, atau dengan pengertian yang lain debit atau aliran sungai adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/dt).

beberapa metode pengukuran debit aliran sungai ;

A. Velocity Method

Q = A.V

Pada prinsipnya adalah pengukuran luas penampang basah dan kecepatan aliran. Penampang basah (A) diperoleh dengan pengukuran lebar permukaan air dan pengukuran kedalaman dengan tongkat pengukur atau kabel pengukur. Kecepatan aliran (V) dapat diukur dengan metode : metode current-meter dan metode apung. Current meter adalah alat untuk mengukur kecepatan aliran (kecepatan arus). Ada dua tipe current meter yaitu tipe baling-baling (proppeler type) dan tipe canting (cup type). Oleh karena distribusi kecepatan aliran di sungai tidak sama baik arah vertikal maupun horisontal, maka pengukuran kecepatan aliran dengan alat ini tidak cukup pada satu titik. Debit aliran sungai dapat diukur dengan beberapa metode. Tidak semua metode pengukuran debit cocok digunakan. Pemilihan metode tergantung pada kondisi (jenis sungai, tingkat turbulensi aliran) dan tingkat ketelitian yang akan dicapai.

* Pengukuran Debit dengan Cara Apung (Float Area Methode)

Q = A x k x U

dimana

Q = debit (m3/det)

U = kecepatan pelampung (m/det)

A = luas penampang basah sungai (m2)

k = koefisien pelampung

  • kecepatan aliran (V) ditetapkan berdasarkan kecepatan pelampung (U)
  • luas penampang (A) ditetapkan berdasarkan pengukuran lebar saluran (L) dan kedalaman saluran (D)
  • debit sungai (Q) = A x V atau A = A x k dimana k adalah konstanta

Sumber : Hatma Suryatmojo, 2006

* Pengukuran Debit dengan Current-meter

  • kecepatan diukur dengan current meter
  • luas penampang basah ditetapkan berdasarkan pengukuran kedalaman air dan lebar permukaan air. Kedalaman dapat diukur dengan mistar pengukur, kabel atau tali.

Tabel 4. Perhitungan Pengukuran dengan Current Meter

Sumber :Hatma Suryatmojo, 2006

Vs di ukur 0,3 m dari permukaan air dan Vb di ukur 0,3 m di atas dasar sungai. Kecepatan aliran dihitung berdasarkan jumlah putaran baling-baling per waktu putarannya (N = putaran/dt). Kecepatan aliran V = aN + b dimana a dan b adalah nilai kalibrasi alat current meter. Hitung jumlah putaran dan waktu putaran baling-baling (dengan stopwatch).

* Pengukuran Debit dengan Metode Kontinyu

Current meter diturunkan kedalam aliran air dengan kecepatan penurunan yang konstant dari permukaan dan setelah mencapai dasar sungai diangkat lagi ke atas dengan kecepatan yang sama.

Sumber : Hatma Suryatmojo, 2006

B. Pengukuran Debit dengan Metode Hidrograf

Hidrograf merupakan suatu grafik yang menggambarkan hubungan antara tinggi muka air dan waktu sehingga dari data tersebut dapat diketahui besarnya debit. Hidrograf tinggi muka air dihasilkan dari rekaman alat yang disebut Automatic Water Level Recorder (AWLR)

Hidrograf Tinggi Muka Air dan Curah Hujan

Bentuk DAS akan mempengaruhi kecepatan aliran yang menyebabkan perbedaan nilai Debit, Gambar 9. merupakan pengaruh bentuk DAS Terhadap hidrograf yang dihasilkan

Sumber Gambar : Seyhan, 1990

Selain pengaruh dari bentuk DAS yang mempengaruhi TC dan bentuk lengkung hidrograf, arah hujan juga menentukan besarnya TC dan bentuk lengkung hidrograf. seperti pada gambar 10. dibawah ini

Sumber Gambar : Seyhan, 1990

III. B. Debit Puncak (Qp)

Debit puncak pada suatu DAS dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rasional ;

Qp = 0.278CiA

di mana:

Qp    = debit puncak (m3/detik)

C      = koefisien limpasan (rasio tebal limpasan dan tebal curah hujan)

i       = intensitas hujan (mm/jam) ketika lama hujan (tr) pada DAS tersebut sama dengan waktu konsentrasinya (tc)

A      = luas DAS ( km2)

Persamaan lain adalah yang dikembangkan oleh Burkli-Ziegler:

Q = CiA [S/A]^0.25

di mana:

Q = debit puncak (cfs)

C = koefisien limpasan

I = intensitas hujan (inch/jam)

A = luas DAS

S = kemiringan permukaan tanah rata-rata

III. C. Aliran Laminer dan Turbulen

Aliran Laminer adalah aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan (lanima-lamina) membentuk garis-garis alir yang tidak berpotongan satu sama lain.

Aliran Laminer

Aliran Turbulen adalah aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara acak dan tidak stabil dengan kecepatan berfluktuasi yang saling interaksi.

Aliran Turbulent

IV. Air Tanah

Air tanah merupakan air yang berada di wilayah jenuh di bawah permukaan. Air tawar yang berada dipermukaan bumi ini sebagian besar berupa air tanah yaitu sekitar 97 % dan 2 % sisanya ada di sungai, danau, rawau, dan cekungan-cekungan permukaan. Asal air tanah juga dipergunakan sebagai monsep dalam menggolongkan air tanah ke dalam 4 tipe yang jelas (Told, 1959 dan Dam, 1966) yaitu :

  1. Air meteorik : air ini berasal dari atmosfer dan mencapai mintakat kejenuhan baik secara langsung maupun tidak langsung
  1. Air Juvenil : air ini merupakan air baru yang ditambahkan pada mintakat kejenuhan dari kerak bumi yang dalam, menurut sumber spesifiknya :
    1. air magmatik
    2. air gunung api dan air kosmik (yang dibawa meteor)
  1. Air diremajakan : air yang untuk sementara waktu telah dikeluarkan dari daur hidrologi oleh pelapukan, maupun oleh sebab-sebab lain, kembali kke daur lagi dengaan proses-proses metamorfis.
  2. Air konat : air yang dijebak pada beberapa batuan sedimen atau gunung pada saat asal mulanya. Air tersebut biasanya sangat mineralisasi dan mempunyai salinitas yang lebih tinggi dari pada air laut. Gambar 10. merupakan siklus air tanah, (Suyono, Adji, 2008)

Sumber Gambar : asyafe.files.wordpress.com

Faktor-faktor Penentu Potensi Airtanah

1. Curah Hujan

2. Material Batuan

3. Geomorfologi/ Lereng

4. Vegetasi

AKUIFER

Suyono, Adji, 2008. Aqui = air ; ferre = menerima dan mengalirkan : Formasi atau perlapisan jenuh (saturated) dan lolos air yang mampu menyimpan dan mengalirkan airtanah dalam jumlah yang besar = untuk mengaliri/ menjadi sumber suatu sumur, sungai atau mata air. Contoh : pasir, kerikil, kerakal, dll. Aquifer ini bisa berupa akuifer tertekan (confined), akuifer bebas (unconfined), dan akuifer bertengger (perched)

1. Aquifer Bebas/ Dangkal (unconfined)

• Aquifer tidak tertekan

• Jika muka airtanah merupakan batas atas dari akuifer

2. Aquifer Tertekan (confined)

• Terletak di bawah atau diantara confining layer (impermeable/ kedap air)

• Hydraulic head/ water table terletak diatas batas atas aquifernya,biasa disebut  piezometric/ potentiometric

• Karena tekanan, kadang- kadang muka airtanah aquifer tertekan pada sumur bor dapat melebihi permukaan tanah (flowing artesian well)

3. Aquifer Menggantung (perched)

• Terletak diatas unconfined aquifer, dan aliran airtanah ke bawah tertahan oleh confining layer yang tidak kontinyu

Tipe Akuifer

Porositas Batuan

Porositas atau kesarangan batuan adalah rasio antara volume pori-pori batuan dengan total volume batuan

Á = volume pori 2/volume batuan

Porositas primer : tergantung dari matrix batuan itu sendiri

Porositas sekunder : karena proses solusional atau rekahan pada batuan

Airtanah mengisi ruang rongga dalam akuifer, sehingga porositas jadi ukuran dari jumlah air persatuan volume akuifer. Gambar 11. merupakan gambar porositas terhadap tipe partikel dan rekahan.

Tipe Porositas Partikel

a) Sedimen sortasi bagus, porositas besar

b) Sortasi tidak bagus, porositas kecil

c) Sortasi sedimen bagus, terisi oleh endapan yang porus, secara keseluruhan porositas bagus

d) Sortasi sedimen bagus tetapi porositas berkurang karena deposit mineral yang tidak porus pada pori- pori

e) Porositas tinggi karena proses solusional

f) Porositas karena rekahan

V. Mata Air

Mata air merupakan pemusatan pengeluaran ait tanah yang muncul dipermukaan tanah sebagai arus dari aliran air. Mata air dapat berupa rembesan yang keluar secara perlahan-lahan dan menyebar pada permukaan tanah. Menurut tolman (1937), faktor faktor yang mempengaruhi keadaan mataair adalah :

      1. curah hujan ;
      1. karakteristik hidrologi material permukaan tanah terutama kelulusannya ;
      2. topografi ;
      3. karakteristik hidrologi formasi akuifer, dan
      4. struktur geologi.

a. Klasifikasi mataair berdasarkan sifat pengaliran

  1. mataair menahun (perenial spings), yaitu mataair yang mengeluarkan air sepanjang tahun dan tidak dipengaruhi oleh curah hujan
  2. mataair musiman (intermitent springs), yaitu mataair yang mengeluarkan air pada musim-musim tertentu dan sangat tergantung pada curah hujan
  3. mataair periodik (periodic springs), yaitu mataair yang mengeluarkan air pada periode tertentu, faktor penyebabnya adalah evapotranspirasi pada malam hari,  perubahan tekanan udara, pasang surut, dan pemanasan air oleh batuan.

b. Klasifikasi mataair berdasarkan debit;  Meinzer mengemukakan delapan kelas mataair berdasarkan debit,

Tabel 4. Klasifikasi Mataair Berdasarkan Debit

Klas Debit rata-Rata
I > 10 m3/detik
II 1 – 10 m3/detik

III

0,1 – 1 m3/detik
IV 10 – 100 l3/detik
V 1 – 10 l3/detik
VI 0,1 – 1 l3/detik
VII 10 – 100 ml3/detik
VIII < 10 ml3/detik

c. Klasifikasi mataair berdasarkan suhu air

  1. mataair dingin, yaitu mata air yang suhu airnya rendah. Air berasal dari pencairan salju atau es.
  2. mataair normal, yaitu mataair yang suhu airnya hampir sama dengan suhu udara sekitarnya.
  3. mataair panas, yaitu mataair yang suhu airnya lebih tinggi dengan dari suhu udara di sekitarnya.

d. Klasifikasi mataair berdasarkan tenaga penyebabnya, (Bryan dan Todd, 1980).

Tenaga non gravitasi (biasanya merupakan mataair panas)

-         mataair vulkanik

-         mata air celah

Tenaga gravitasi

-         mataair cekungan, biasanya disebabkan permukaan tanah yang memotong muka air tanah

-         mataair kontak, muncul pada daerah kontak antara batuan lulus air dan kedap air

-         mataair artesis, berasal dari air tanah tertekan

-         mataair pada batuan kedap, terjadi pada saluran atau retakan di batuan kedap

-         mataair retakan atau pipa, matair yang terjadi dari pipa lava, pelarutan atau retakan batuan yang berhubungan dengan air tanah.

e. Klasifikasi mataair berdasarkan tipe material pembawa air

  1. Mataair yang muncul dari material lulus air yang tipis (mataair perched, mataair dari tanah tua di bagian atas gunung, mataair talus, mataair landslide, mataair dari aluvium, mataair pocket, mataair mesa, mataair pada lubang di gurun, mataair barrier).
  2. Mataair yang muncul dari material lulus air yang tebal (mataair chanel, mataair valley, mataair cliff, mataair dimple, mataair boundary/lereng aluvial).
  3. Mataair yang muncul pada perselingan batuan lulus dan kedap air (mataair monoklinal, mataair sinklinal, mataair antiklinal, mataair ketidakselarasan)
  4. Mataair yang muncul dari saluran pelarutan (mataair yang muncul di lubang batuan gamping)
  5. Mataair pada lava
  6. Mataair yang muncul dari retakan batuan.

Mata Air Hidrotermis

Hidrotermis merupakan mataair yang panas biasa mempunyai kandungan mineral yang tinggi. Hal ini terjadi pelepasan air dan uap yang selalu berasosiasi dengan batuan vulkanik dan cenderung berada pada gradien hidrotermis besar. Air tanah dipanaskan dari bawah oleh magma dan timbul ke permukaan tanah sebagai mataair panas. Geyser merupakan mataair panas yang mengeluarkan airnya secara periodik dan biasanya terdapat pada daerah vulkanik. Geiser terjadi akibat tenaga uap panas pada saluran air bawah tanah. Gambar X merupakan fenomena geotermis.

VI. Presipitasi

Presipitasi/hujan adalah peristiwa turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dapat berbagai bentuk (Es, air, Salju), bersifat alamiah yaitu perubahan bentuk dari uap air menjadi curah hujan sebagai proses kondensasi di atmosfer. Curah hujan yang jatuh di wilayah Indonesia dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: (1). bentuk medan/topografi ; (2). arah lereng medan ; (3). arah angin yang sejajar dengan garis pantai ; (4). jarak perjalanan angin di atas medan datar.

Proses terjadinya hujan

Dua per tiga dari bumi kita ini mengandung air dan sisanya adalah daratan. Air itu tersimpan dalam banyak wadah seperti samudera, lautan, sungai dan danau. Air yang terdapat di berbagai wadah dan air yang ada di daun tumbuhan ataupun permukaan tanah akan mengalami penguapan atau evaporasi dengan bantuan matahari. Proses penguapan air dari tumbuh-tumbuhan itu dinamakan transpirasi. Kemudian uap-uap air tersebut akan mengalami proses kondensasi atau pemadatan yang akhirnya menjadi awan. Awan-awan itu akan bergerak ke tempat yang berbeda dengan bantuan hembusan angin baik secara vertikal maupun horizontal. Gerakan angin vertikal ke atas menyebabkan awan bergumpal. Gerakan angin tersebut menyebabkan gumpalan awan semakin membesar dan saling bertindih-tindih. Akhirnya gumpalan awan berhasil mencapai atmosfir yang bersuhu lebih dingin. Di sinilah butiran-butiran air dan es mulai terbentuk. Lama-kelamaan angin tidak dapat lagi menopang beratnya awan dan akhirnya awan yang sudah berisi air ini mengalami presipitasi atau proses jatuhnya hujan air, hujan es dan sebagainya ke bumi. Indonesia terbagi menjadi dua yaitu musim hujan dan musim kemarau. Setiap musim berlangsung selama enam bulan. Musim kemarau terjadi pada bulan April sampai September. Sedangkan musim hujan terjadi pada bulan Oktober sampai Maret. Klasifikasi presipitasi dapat dilakukan baik atas dasar genesis (asal mula dan proses terjadinya) dan atas dasar bentuk presipitasi.

VI. A. Klasifikasi Berdasarkan Proses Terjadinya

1) Hujan Frontal

Sumber Gambar : Aboutdivil.com

Hujan frontal adalah hujan yang terjadi di daerah front, yang disebabkan oleh pertemuan dua massa udara yang berbeda temperaturnya. Massa udara panas/lembab bertemu dengan massa udara dingin/padat sehingga berkondensasi dan terjadilah hujan, dengan kata lain udara panas naik di atas suatu tepi frontal yang dingin. Laju presipitasi terjadi adalah sedang dan sering berlangsung lama.

2) Hujan Zenithal/ Ekuatorial/ Konveksi/ Naik Tropis

Hujan Konveksi

Jenis hujan ini terjadi karena udara naik disebabkan adanya pemanasan tinggi dipermukaan dan mendingin membentuk awan setelah itu presipitasi. Terdapat di daerah tropis antara 23,5o LU – 23,5o LS. Oleh karena itu disebut juga hujan naik tropis. Arus konveksi menyebabkan uap air di ekuator naik secara vertikal sebagai akibat pemanasan air laut terus menerus. Terjadilah kondensasi dan turun hujan. Itulah sebabnya jenis hujan ini dinamakan juga hujan ekuatorial atau hujan konveksi. Disebut juga hujan zenithal karena pada umumnya hujan terjadi pada waktu matahari melalui zenit daerah itu. Semua tempat di daerah tropis itu mendapat dua kali hujan zenithal dalam satu tahun.

3) Hujan Orografis/Hujan Naik Pegunungan

Hujan Orografis

Terjadi karena udara yang mengandung uap air dipaksa oleh angin mendaki lereng pegunungan yang makin ke atas makin dingin sehingga terjadi kondensasi, terbentuklah awan dan jatuh sebagai hujan. Hujan yang jatuh pada lereng yang dilaluinya disebut hujan orografis, sedangkan di lereng sebelahnya bertiup angin jatuh yang kering dan disebut daerah bayangan hujan

4) Hujan Siklonal

Hujan Siklonal

yaitu hujan yang terjadi karena udara panas yang naik disertai dengan angin berputar. Pendinginan sinklonik terjadi dalam dua bentuk. Siklonik non frontal dan siklonik frontal (poin 1).  Jika terjadi tekanan rendah di suatu daerah, udara akan mengalir secara horizontal dari wilayah sekitarnya (tekanan tinggi), menyebabkan udara di daerah tekanan rendah untuk mengangkat. Ketika mengangkat mendinginkan udara hangat ke bawah pada sikap yang lebih tinggi, non-frontal cyclonic curah hujan akan terjadi.

5). Hujan muson

Hujan Muson

yaitu hujan yang terjadi karena Angin Musim (Angin Muson). Penyebab terjadinya Angin Muson adalah karena adanya pergerakan semu tahunan Matahari antara Garis Balik Utara dan Garis Balik Selatan. Di Indonesia, secara teoritis hujan muson terjadi bulan Oktober sampai April. Sementara di kawasan Asia Timur terjadi bulan Mei sampai Agustus.

VI. B. Klasifikasi Berdasarkan Bentuk

Klasifikasi berdasarkan bentuk secara mendasar dapat dibedakan presipitasi vertikal dan presipitasi horeisontal.

VI.B.1. Presipitasi Vertikal

1)      Hujan : Air yang jatuh dalam bentuk tetesan yang dikondensasikan dari uap air di atmosfer, apabila hujan deras maka curahan air yang turun dari awan yang temperaturnya di atas titik beku dan diameter butirannya kurang lebih 7 mm ;

2)      Hujan gerimis/drizzle : diameter butir-butirannya kurang dari 0,5 mm ;

3)      Salju/snow : terdiri dari kristal-kristal es yang temperatur udaranya berada di bawah titik beku ( 0 derajat) ;

4)      Hujan es batu : merupakan curahan batu es yang turun di dalam cuaca panas dari awan yang temperaturnya di bawah titik beku; dan

5)      Sleet : campuran hujan dan salju, hujan ini disebut juga sebagai glaze (salju basah).

VI.B.1. Presipitasi Horisontal

1)      Es : Salju yang sangat dipadatkan

2)      Kabut : uap air yang dikondensasikan menjadi partikel-partikel air halus di dekat permukaan tanah

3)      Embun beku : bentuk kabut yang membeku di atas permukaan tanah dan vegetasi

4)      Embun : air yang dikondensasikan sebagai air di atas permukaan tubuh yang dingin (permukaan tanah dan vegetasi) terutama pada malam hari, embun ini menguap di pagi hari.

5)      Kondensasi pada es dan dalam tanah : kondensasi juga menghasilkan presipitasi dari udara basah hangat yang mengalir di atas lembaran es dan pada iklim sedang di dalam sentimeter bagian atas tanah.

Keragaman Presipitasi

1. Garis Lintang

2. Ketinggian tempat

3. Jarak dari sumber-sumber air

4. Posisi di dalam dan ukuran massa tanah benua atau daratan

5. Hubungannya dengan deretan gunung

6. Suhu nisbi tanah dan samudera yang berbatasan

Ciri Hujan Yang Penting Dalam Hidrologi

  • Intensitas: jumlah hujan yg jatuh pada waktu tertentu (mm/menit, mm/jam)
  • Lama hujan: periode jatuhnya hujan (menit, jam, hari)
  • Frekuensi: mengacu pada harapan tebal hujan tertentu akan jatuh pada saat tertentu
  • Luas wilayah: luas wilayah, dimana hujannya dianggap sama

Keragaman Curah Hujan di Suatu Wilayah

Poligon Thiessen

Peta Isohyet

VII. Evapotranspirasi

  • Evapotranspiration efek gabungan penguapan air dari tanah basah dan transpirasi air oleh tanaman yang tumbuh (Kijne, 1974)
  • Potential Evapotranspiration (Ep), jumlah maksimum uap yang dapat dipindahkan dari daerah ke atmosfer bawah kondisi meteorologi yang ada
  • Actual Evapotranspiration (Ea), jumlah maksimum uap yang dapat dipindahkan dari daerah ke atmosfer yang tidak hanya tergantung pada kondisi meteorologi yang sudah ada, tetapi juga pada ketersediaan air untuk memenuhi permintaan atmosfer dan, dalam kasus vegetasi, kemampuannya untuk mengekstrak kelembaban dari tanah

Seringkali, para ilmuwan membedakan antara dua aspek yang berbeda dari Evapotranspirasi: Evapotranspirasi potensial dan Evapotranspirasi aktual. Evapotranspirasi Potensial atau PE adalah ukuran kemampuan atmosfer untuk menghilangkan air dari permukaan melalui proses penguapan dan transpirasi dengan asumsi tidak ada kontrol pada persediaan air. Evapotranspirasi Aktual atau AE adalah jumlah air yang benar-benar dihapus dari permukaan akibat proses penguapan dan transpirasi. Ilmuwan mempertimbangkan kedua jenis Evapotranspirasi untuk tujuan praktis pengelolaan sumber daya air. Manusia di seluruh dunia terlibat dalam produksi berbagai tanaman tanaman. Banyak dari tanaman ini tumbuh di lingkungan yang secara alami kekurangan air. Akibatnya, irigasi yang digunakan untuk melengkapi kebutuhan air tanaman. Banyaknya air tambahan yang dibutuhkan untuk mencapai produktivitas maksimum dengan memperkirakan Evapotranspirasi Potensial dan Evapotranspirasi Aktual. Perkiraan nilai-nilai ini kemudian digunakan dalam persamaan berikut:

tanaman air perlu = potensial Evapotranspirasi – aktual Evapotranspirasi

Faktor-faktor berikut sangat penting dalam memperkirakan potensi Evapotranspirasi:

  • Potensi Evapotranspirasi membutuhkan energi untuk proses penguapan. Sumber utama energi ini adalah dari matahari. Jumlah energi yang diterima dari matahari menyumbang 80% dari potensi variasi Evapotranspirasi.
  • Angin adalah faktor terpenting kedua mempengaruhi potensi Evapotranspirasi. Angin molekul air memungkinkan untuk dihapus dari permukaan tanah dengan proses yang dikenal sebagai difusi eddy.
  • Laju Evapotranspirasi dikaitkan dengan gradien uap tekanan antara permukaan tanah dan lapisan atmosfer menerima air yang menguap.

Faktor-faktor yang berpengaruh (Ward, 1967, Priciples of Hydrology)

  1. Faktor-faktor meteorologi: Radiasi matahari, Suhu udara dan permukaan, Kelembaban,Angin, Tekanan Barometer
  2. Faktor-faktor geografi: Kualitas air, Jeluk tubuh air, Ukuran dan bentuk permukaan air.
  3. Faktor-faktor lainnya: Kandungan lengas tanah, Karakteristik kapiler tanah, Jeluk muka airtanah, Warna tanah, Tipe kerapatan dan tingginya vegetasi, Ketersediaan air.

Proses Evaporasi dan Evapotranspirasi

Teknik penginderaan jauh merupakan teknik pengumpulan data dan informasi tentang obyek atau gejala di muka bumi dengan menggunakan sensor tanpa ada hubungan langsung dengan obyek atau gejala yang dikaji (Lillesand dan Kiefer, 1979). Dengan penggunaan foto udara informasi mengenai karakteristik fisik lahan dapat tersadap, sehingga dapat membantu dalam mengatasi permasalahan hidrologi permukaan melalui interpretasi foto udara.

Menurut Gunawan  (1992) interpretasi hidrologi pada teknik penginderaan jauh diarahkan untuk menduga hubungan/interaksi kenampakan bentang lahan (landscape features) dengan proses-proses hidrologi. Penggunaan citra penginderaan jauh untuk pemetaan hidrologi permukaan cukup didekati dengan mendasarkan pada elemen-elemen lahan dan karakteristik citra. Sedangkan untuk survey dan pemetaan hidrologi dibawah permukaan diperlukan pendekatan-pendekatan yang sesuai dengan komponen-komponen atau faktor-faktor yang mempengaruhi. Penyadapan data mengenai karakteristik fisik lahan melalui foto udara digunakan sebagai pendekatan dalam perolehan data mengenai kondisi hidrologi.

Informasi tentang suatu obyek, daerah, atau fenomena yang berkaitan dengan suatu kajian tertentu dapat dilakukan interpretasi melalui citra penginderaan jauh. Dalam pengenalan obyek yang tergambar pada citra, ada tiga rangkaian kegiatan yang diperlukan, yaitu deteksi, identifikasi, dan analisis. Deteksi adalah pengamatan atas adanya suatu obyek, identifikasi adalah upaya mencirikan obyek yang telah dideteksi dengan menggunakan keterangan yang cukup, sedangkan analisis adalah keterangan rinci dari tahap akhir interpretasi yang berguna untuk memberikan kesimpulan dari informasi yang ada. Pengukuran dengan data penginderaan jauh digunakan sama dengan perhitungan pada keadaan lapangan, walapun ada suatu modifikasi guna mendapatkan nilai dari citra.

***

Copyright

Puguh Dwi Raharjo. 2010. Ekstraksi Informasi Hidrologi dengan Menggunakan Data Penginderaan Jauh. http://puguhdraharjo.wordpress.com/2010/03/18/ektraksi-hidrologi-dengan-penginderaan-jau/

Pustaka

Agustian., A. ____. Interpretasi beragam pola pengaliran
Asdak. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Chow, V, T. 1964. Handbook of Aplied Hidrology, A Compendium of Water Resources Technology. McGraw – Hill Book Company, New York
Raharjo, Puguh. 2009. Perubahan Penggunaan Lahan Das Kreo Terhadap Debit Puncak Dengan Aplikasi Penginderaan Jauh. Jurnal Riset dan Pertambangan Jilid 19 No. 2 tahun 2009, Halaman 69 – 84 )
Seyhan. 1990. Fundamentals of Hidrology. Instituut voor Aardwetenschappen Vrije Universiteit, Amsterdam.
Sianawati, Hesti., 2009. Kamus Sitilah Hidrologi Teknik. Garmedia (http://www.bookoopedia.com/daftar-buku/pid-28680/kamus-istilah-hidrologi-teknik.html ) diakses tanggal 24 Februari 2010
Susilo,B., G.D, Pratomo., 2006. Kajian Karakteristik Daerah Aliran Sungai Berdasarkan Analisis Morfometri.  Pertemuan Ilmiah Tahunan III – T. Geomatika ITS. Surabaya
Suwarno. 2000. Hidrologi Operasional. Citra Aditya Bakti. Bandung
Thewartha, Horn,. 1995. Pengantar Iklim. Edisi Kelima. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta
Gunawan, T. 1991. Penerapan Teknik Penginderaan Jauh Untuk Menduga Debit Puncak Menggunakan Karakteristik Fisik DAS (Studi Kasus di DAS Bengawan Solo Hulu Jawa Tengah). Disertasi. Fakultas Pasca Sarjan, IPB, Bogor .
Lee, Richard. 1980. ForetryHidrology. Columbia University, New York.
Lillesand, T.M and R.W Kiefer. 1979. Remote Sensing And Image Interpretation. University Of  Minesota – University Of  Wisconsin : Madison
Malingreau,J.P. 1981. A Land Cover / LandUse Classification For Indonesia.  The Indonesia Journal of Geography, Faculty of Geography, Gadjah Mada University, Yogyakarta. Volume 11. No. 41. p : 13-49.
Meijerink, A,M. 1970. Photo-Interpretation in Hidrology a Geomorphology Approach. ITC. Enschede.
http://leosejati.blogspot.com/
http://mayong.staff.ugm.ac.id/site/?page_id=110
http://svn.osgeo.org/grass/grass-addons/raster/r.stream.order/orders.png
http://www.lablink.or.id/Env/Hidro/air-diUdara.htm diakses tanggal 2 maret 2010
About these ads