BAB 1 SIRKULASI AIR (siklus hidrologi)
1.1 sirkulasi air di bumi
Di Bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3 - 1,4 milyar km^3 air: 9,75% adalah air laut, 1,75% berbentuk es dan 0,73% berada di daratan sebagai air sungai, air danau, air tanah dan sebagainya. Hanya 0,001% berbentuk uap di udara.
Air di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi----->penguapan, presipitasi dan mengalir keluar (outflow).
Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan.
Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi.
Tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah.
Sebagian akan tertahan oleh tumbuh-tumbuhan di mana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.
Sebagian air hujan yang tiba kepermukaan tanah akan masuk ke dalam tanah (infiltrasi).bagian lain yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut.
Tidak semua butir air yang mengalir akan tiba ke laut. Dalam perjalanan ke laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara. Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai ( disebut aliran intra=interflow ).
Tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air tanah ( groundwater ) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang lama ke permukaan tanah di daerah-daerah yang rendah (disebut groundwater run of = limpasan air tanah).
Jadi, sungai itu mengumpulkan
3 jenis limpasan, yakni:
1.limpasan permukaan(surface run off)
2.aliran intra ( inter flow )
3.limpasan air tanah ( groundwater run off)
Yang akhirnya mengalir ke laut.
Singkatnya ialah: uap dari laut dihembus ke atas daratan (kecuali bagian yang telah jatuh sebagai presipitasi ke laut), jatuh ke daratan sebagai presipitasi ( sebagian jatuh langsung ke sungai-sungai dan mengalir langsung ke laut ). Sebagian dari hujan atau salju yang jatuh di daratan menguap dan meningkatkan kadar uap di atas daratan.bagian yang lain mengalir ke sungai dan akhirnya ke laut.
Seperti telah di kemukakan di atas, sirkulasi yang kontinyu antara air laut dan air daratan berlangsung terus.sirkulasi air ini disebut siklus hidrologi (hydrological cycle). lihar gambar. 1-1
Tetapi, sirkulasi air ini tidak merata, karena kita melihat perbedaan besar presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim yang berikut dan juga dari wilayah ke wilayah yang lain. Sirkulasi air ini dipengaruhi oleh:
1.kondisi meteorologi (suhu,tekanan atmosfir,angin dan lain-lain)
2.kondisi topografi
Kondisi meteorologi adalah faktor-faktor yang menentukan.
Air permukaan tanah dan air tanah yang dibutuhkan untuk kehidupan dan produksi adalah air yang terdapat dalam proses sirkulasi ini . Jadi,jika sirkulasi ini tidak merata ( hal mana memang terjadi demikian), maka akan terjadi bermacam-macam kesulitan. Jika terjadi kesulitan yang lebih, seperti banjir, maka harus diadakan pengendalian banjir.
gambar
KETERANGAN:
1.Awan dan uap air di udara
2.Hujan
3.Hujan es
4.Salju
5.Limpasan permukaan
6.Perkulasi
7.Alat ukur salju
8.Alat ukur hujan
9.Sumur pengamatan
10.Air tanah
11.Presipitasi
12.Salju yang mencair
13.Lain-lain
14.Intersepsi
15.Evaporasi hujan yang sedang jatuh.
16.Evapotranspirasi.
17.Transpirasi.
18.Awan dan uap air.
19.Evaporasi.
20.Evaporasi dari Tanah.
21.Evaporasi dari sungai-sungai dan danau-danau.
22.Evaporasi dari laut.
23.pengamatan debit.
24.pengamatan kwalitas air.
25.Pengamatan evaporasi.
Jika terjadi sirkulasi yang kurang, maka kekurangan air ini harus ditambah dalam suatu usaha pemanfaatan air.
Berdasarkan hal-hal tersebut di atas, maka berkembanglah ilmu Hidrologi, yakni ilmu yang mempelajari sirkulasi air itu. Jadi, dapat dikatakan,
Hidrologi adalah ilmu untuk mempelajari:
1.presipitasi ( precipitation)
2.evaporasi dan trasnpirasi ( evaporation )
3.aliran permukaan ( surface stream flow ) dan
4.air tanah ( groundwater)
1.2 sirkulasi air (siklus hidrologi) dan neraca air (water balance)
Sirkulasi air telah dikemukakan dalam sub-bab 1.1. Hubungan-hubungannya secara singkat telah dilukis pada gambar 1.2. Dalam proses sirkulasi air. Penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran ke luar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (water balance).
Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut:
P=D+E+G+M.......….…………........................................(1.1)
dimana:
P = presipitasi
D= debit
E= evaporasi
G= penambahan (supply) air tanah
M= penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content).
Dalam hal tertentu, beberapa buah suku dalam persamaan 1.1 dapat diabaikan, yang tergantung dari periode perhitungan neraca air atau sifat-sifat dari daerah itu.Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, maka mengingat variasi meteorologi itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun.Harga M dalam persamaan (1.1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi:
P=D+E+G.....................................................................(1.2)
Jika semua supply air tanah itu telah keluar ke permukaan di sebelah atas tempat
pengukuran dan mengalir ke bawah, maka persamaan neraca air tahunan menjadi:
P=D+E............................................................................(1.3)
M dan Po adalah harga-harga yang diperoleh dari profil tanah pada titik-titik tertentu yang dipilih di daerah pengaliran.Dalam perhitungan neraca air yang dipergunakan untuk irigasi, variasi kwantitatif berdasarkan faktor-faktor alamiah seperti presipitasi, pembekuan, evaporasi, transpirasi, aliran keluar (outflow) air permukaan tanah, air tanah dan lain-lain, beserta faktor-faktor buatan (artificial factors) seperti pengambilan air untuk irigasi, drainase air kelebihan, jenis dan cara penanaman dan lain-lain harus diperinci dengan jelas.
1.3 sifat-sifat air
air berubah ke dalam tiga bentuk/sifat menurut waktu dan tempat, yakni air sebagai bahan padat, air sebagai cairan, dan air sebagai uap seperti gas. Keadaan-keadaan ini kelihatannya adalah keadaan alamiah biasa karena selalu kelihatan demikian. Tetapi sebenarnya keadaan-keadaan/sifat-sifat ini adalah keadaan yang aneh di antara seluruh benda-benda. Tidak ada suatu benda yang berubah ke dalam 3 sifat dengan suhu dan tekanan yang terjadi dalam hidup kita sehari-hari.
Umumnya benda menjadi kecil jika suhu menjadi rendah. Tetapi air mempunyai volume yang minimum pad suhu 4 derajat celcius. Lebih rendah dari 4 derajat celcius, volume air itu menjadi agak besar. Pada pembekuan, volume es menjadi 1/11 kali lebih besar dari volume air semula.
Mengingat es mengambang di permukaan air (karena es lebih ringan dari air), maka keseimbangan antara air dan es dapat dipertahankan oleh pembekuan dan pencairan.
Jika es lebih berat dari air, maka es itu akan tenggelam ke dasar laut atau danau dan makin lama makin menumpuk yang akhirnya akan menutupi seluruh dunia.Air itu mudah mengembang dan menyusut menurut perubahan suhu. Tetapi volume air hanya berkurang sangat kecil oleh tekanan dari luar. Volume air hanya berkurang 5/100.000 kali oleh tekanan 1 atmosfir.
Air mempunyai kapasitas menahan panas (heat holding capacity) yang sangat besar.
Jika es menjadi air dan air menjadi uap, maka sangat banyak panas yang diserap.Hal ini disebut panas pencairan (=panas sebanyak 80 cal yang dibutuhkan untuk mencairkan 1 gram es) dan panas penguapan (=panas sebanyak 540 cal yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 gram air pada suhu 100 derajat celcius).Sifat-sifat ini mengurangi variasi suhu.Demikian pula, air dapat dengan mudah melarutkan banyak bahan.Akibatnya ialah bahwa air sungai itu mengandung komponen-komponen yang aneh dari daerah yang bersangkutan. Seringkali sungai itu memupuk daerah yang dialirinya, tetapi kadang-kadang sungai merupakan sungai mati, karena mengandung bahan-bahan yang merusak (berbahaya).
Sifat kemampuan melarutkan ini juga digunakan untuk kebutuhan pertanian. Umpamanya, pemanfaatan serba guna irigasi sprinkler (irigasi siraman), bukan hanya untuk menyiram air tetapi juga untuk menyebar bahan-bahan kimia pertanian, pupuk dan lain-lain.
Sifat fisik air dapat dilihat dalam tabel 1-1.
