Definisi Hidrologi (Siklus Air)
Hidrologi adalah suatu ilmu yang menelaah tentang masalah masalah teknis keairan, berkenaan dengan persediaan dan peredaran atau sirkulasinya. Objek telaah hidrologi meliputi aspek aspek presipitasi, evaporasi, dan transpirasi, aliran permukaan dan air tanah.
Air selalu berada dalam daur hidrologi, sehingga jumlahnya relatif tetap. Jumlah penyebaran air di dunia dapat dilihat pada tabel berikut.
| Lokasi | Volume (km3) | persentase (%) |
|---|---|---|
| Samudra | 1.323.000.000 | 97,2 |
| Laut danau asin | 104.000 | 0,008 |
| Es glasir | 30.500.000 | 2,15 |
| Air tanah | 8.350.000 | 0,61 |
| Air permukaan | 67.000 | 0,05 |
| Danau air tawar | 125.000 | 0,009 |
| Sungai (volume rata-rata) | 1.670 | 0,0001 |
| Atmosfer | 12.900 | 0,001 |
| Lain-lain | 375.000 | 0,028 |
| TOTAL | 1.362.000.000 | 100,000 |
Tabel di atas menunjukkan bahwa sebagian besar air di dunia ini ditemukan dalam bentuk air asin (97,208). Air tawar hanya 2,700 yang terdiri dari air atmosfer, air permukaan, air tanah, dan air salju atau es.
Selanjutnya yang dimaksud dengan air adalah air tawar yang tidak ter masuk salju dan es. Di Indonesia jumlah dan pemakaian air bersumber pada air tanah, air permukaan dan air atmosfer, yang ketersediaannya sangat ditentukan oleh air atmosfer atau sering dikenal dengan air hujan.
Siklus hidrologi merupakan suatu fenomena alam. Secara umum, pergerakan air di alam terdiri dari berbagai peristiwa, yaitu:
- Penguapan air (evaporasi)
- Pembentukan awan (kondensasi)
- Peristiwa jatuhnya air ke bumi/hujan (presipitasi)
- Aliran air pada permukaan bumi dan di dalam tanah
Lingkungan air disebut juga hidrosfer. Lingkungan ini sangat erat berlangsung hanya bila kebutuhan air secara kualitatif dan kuantitatif dapat dipenuhi. Sekalipun air jumlahnya relatif konstan, tetapi air tidak diam, melainkan bersikulasi akibat pengaruh cuaca, sehingga terjadi suatu siklus yang disebut siklus hidrologi.
Proses Terjadinya Hujan
Secara umum, Siklus Air dan Daur Hidrologi dapat diterangkan sebagai berikut;
Air di bumi mengalami sirkulasi yang terus-menerus sepanjang masa. Menguap, mengembun, dan mengalir. Air menguap ke udara dari permukaan bumi berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses, kemudian jatuh kembali ke permukaan bumi dalam bentuk hujan, baik hujan air ataupun hujan es atau salju.
Sebelum tiba di permukaan bumi, sebagian langsung menguap kembali ke udara dan sebagian sisanya tiba di permukaan bumi, yakni ke daratan (termasuk sungai dan danau) dan ke laut.
Dari bagian yang tidak langsung menguap kembali ke udara tadi, tidak semuanya pula benar benar mencapai tanah, melainkan sebagian tertahan oleh tumbuh-tumbuhan. Air yang tertahan oleh tetumbuhan ini sebagian akan menguap ke udara, sebagian sisanya jatuh atau mengalir melalui dahan dahan ke permukaan tanah.
Air hujan yang tiba di permukaan bumi, sebagian masuk menyusup ke dalam tanah, bagian lainnya masuk mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, mengalir ke daerah-daerah yang rendah dan kemudian masuk ke sungai untuk akhirnya bermuara ke laut.
Sebagian air yang masuk ke dalam tanah segera kembali keluar memasuki sungai sungai dan akhirnya pun ke laut. Akan tetapi, sebagian besar tersimpan di dalam tanah sebagai air tanah, kemudian dalam jangka waktu yang lama keluar sedikit demi sedikit ke daerah daerah yang rendah di permukaan tanah.
Sementara itu butir-butir air yang mengalir di permukaan tanah, yakni yang tidak sampai masuk ke dalam tanah, tidak seluruhnya sampai ke laut. Dalam perjalanannya menuju laut sebagian menguap kembali ke udara. Uap uap air yang naik ke atmosfer bumi kembali terbentuk menjadi awan dan kelak pun akan jatuh kembali berupa hujan. Kegiatan ini berlangsung terus menerus sepanjang masa tanpa pernah berhenti.
Istilah dalam Siklus Hidrologi
Proses mengembunnya uap air menjadi hujan dan jatuh menuju bumi dinamakan presipitasi (precipitation). Proses menguapnya air dari daratan dan lautan menuju atmosfer bumi dinamakan evaporasi (evaporation), sedangkan proses menguapnya air dari tanaman disebut transpirasi (transpiration), keduanya secara bersama-sama disebut evapotranspirasi.
Adapun proses masuknya air ke dalam tanah yang menyusup melalui pori-pori tanah dinamakan infiltrasi (infiltration) atau perkolasi (percolation). Aliran air di permukaan bumi dari daratan ke sungai kemudian akhirnya ke laut dinamakan aliran permukaan (surface stream flow).
Aliran air yang masuk ke dalam tanah tapi kemudian segera kembali keluar dan menuju sungai disebut aliran intra (inter flow). Air yang tersimpan di dalam tanah atau di antara lapisan-lapisan tanah dinamakan air tanah (ground water). Secara keseluruhan, sirkulasi air yang berlangsung di bumi ini mencakup semua proses tadi dan disebut daur hidrologi (hidrological cycle).
Siklus hidrologi merupakan aspek penting untuk yang menyuplai daerah daratan dengan air. Selain itu juga siklus hidrologi merupakan salah satu proses alami untuk membersihkan air dari pencemar, dengan syarat bahwa kualitas sudah cukup bersih.
Neraca Air
Tak seorang pun dapat menduga dengan tepat berapa jumlah air yang berevaporasi dan berpresipitasi pada suatu titik waktu tertentu. Akan tetapi, ada suatu konsensus di kalangan para ahli mengenai volume tahunan evaporasi dan presipitasi dalam daur hidrologi.
Konsensus tersebut menyepakati bahwa setiap tahunnya diperkirakan sebanyak 500 Tm3 atau 5.10.17 liter air berevaporasi dan berpresipitasi. Selain itu tabel di bawah ini juga menjelaskan bahwa setiap tahun terdapat kelebihan presipitasi di daratan sekitar (120 – 80 =) 40 Tm3, sementara pada saat yang sama terjadi kelebihan presipitasi di daratan inilah bersama sama dengan air tanah yang dipompakan keluar yang merupakan air yang digunakan sehari hari.
Perkiraan volume tahunan air yang berevaporasi dan berpresipitasi (dalam terameter kubik, 10.15 liter)| Evaporasi | Presipitasi |
|---|---|
| Dari laut 420 Tm3 | Ke laut 380 Tm3 |
| Dari darat 80 Tm3 | Ke darat 120 Tm3 |
| Jumlah 500Tm3 | Jumlah 500 Tm3 |
Angka-angka yang tertera di atas bukanlah angka-angka yang konstan, melainkan merupakan perkiraan rata-rata. Sirkulasi air yang sesungguhnya tidak merata, tidak selalu sama jumlahnya. S
ering kali bahkan terjadi perbedaan besar antara tahun yang satu dan tahun lainnya, dari satu musim ke musim berikutnya, juga antara wilayah yang satu dan wilayah lainnya.
Sirkulasi tersebut dipengaruhi oleh kondisi kondisi meteorologis dan kondisi-kondisi topografis, tetapi kondisi meteorologis relatif lebih menentukan. Perbedaan sirkulasi inilah yang menyebabkan terjadinya perbedaan tingkat ketersediaan air antara satu tempat dan tempat lain, antara satu saat dan saat lain, sehingga timbul berbagai macam kesulitan.
Jika terjadi sirkulasi yang berlebihan, maka terjadi banjir, sehingga diperlukan usaha pengendaliannya. Akan tetapi jika terjadi sirkulasi yang kurang, maka diperlukan upaya pengadaan air dari sumber lain atau peningkatan efisiensi penggunaannya.
Dalam proses sirkulasi air di suatu wilayah untuk suatu periode tertentu, terdapat hubungan keseimbangan antara air yang masuk ke dalam dan keluar dari wilayah tersebut.
Hubungan keseimbangan antara aliran ke dalam dan aliran keluar ini dinamakan neraca air, antara lain;
Presipitasi
Presipitasi merupakan suatu proses pengembunan uap air menjadi hujan dan jatuh menuju bumi. Jumlah presipitasi biasanya dinyatakan dengan dalamnya presipitasi atau intensitas curah hujan (mm/jam). Jadi, intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan dalam waktu relatif singkat.
Biasanya diukur dalam jangka waktu dua jam. Intensitas curah hujan sekaligus juga mencerminkan derajat hujan yang bersangkutan, hubungannya berbanding lurus. Dengan demikian, semakin besar angka intensitasnya semakin tinggi derajat hujan tersebut.
Intensitas curah hujan juga mencerminkan sifat hujannya, hubungannya pun berbanding lurus. Akan tetapi, derajat hujan dan sifat hujan mempunyai pola hubungan yang sama terhadap intensitas curah hujan.
Evaporasi dan Transpirasi
Evaporasi adalah proses menguapnya air dari permukaan daratan dan permukaan lautan menuju atmosfer bumi. Adapun transpirasi adalah proses menguapnya air dari tanaman menuju atmosfer bumi. Besar kecilnya evaporasi dipengaruhi oleh faktor-faktor suhu, air, suhu udara, kelembapan tanah, kecepatan angin, tekanan udara, dan sinar matahari berbanding luas dengan besarnya evaporasi.
Sementara kelembapan tanah, kecepatan angin dan tekanan udara berbanding terbalik dengan besarnya evaporasi. Perhitungan besarnya evaporasi dinyatakan dalam satuan mm/hari.
Perhitungan besarnya transpirasi biasanya juga dinyatakan dalam satuan mm/hari. Besar kecilnya transpirasi dipengaruhi oleh faktor-faktor kadar kelembapan tanah dan jenis tanamannya. Evapotranspirasi/evaporasi dan transpirasi merupakan faktor dasar yang penting untuk menentukan kebutuhan air dalam suatu rencana irigasi.
Perhitungan evapotranspirasi dapat dilakukan dengan menggunakan suatu alat yang dinamakan Lysimeter.
lnfiltrasi/Perkolasi
Jika curah hujan tiba di permukaan tanah, maka sebagian akan terserap masuk ke dalam tanah dan sebagian lagi akan bergerak mengalir di permukaan tanah. Air yang masuk ke dalam tanah sebagian akan segera kembali keluar menjadi aliran intra (interflow), sedangkan sebagian lainnya masuk lebih dalam mengisi celah-celah atau lapisan tanah menjadi air tanah (groundwater).
Sementara itu, curah hujan yang tidak masuk ke dalam tanah, yang langsung bergerak mengalir di permukaan tanah, akan menjadi limpasan permukaan (surface runoff). Proses masuknya air ke dalam tanah dinamakan infiltrasi atau perkolasi.
Kapasitas infiltrasi air atau curah hujan berbeda beda antara satu tempat dan tempat lain, tergantung pada kondisi tanahnya. Apabila tanahnya cukup permeabel, cukup mudah ditembus air, maka laju infiltrasinya akan tinggi. Semakin tinggi tingkat permeabilitas tanah semakin tinggi pula laju infiltrasiya.
Secara terinci, faktor-faktor yang memengaruhi infiltrasi adalah sebagai berikut:
- Dalamnya genangan di atas permukaan tanah dan tebalnya lapisan yang jenuh
- Kelembapan tanah pada lapisan atas (top soil)
- Pemampatan oleh curah hujan
- Penyumbatan oleh bahan-bahan halus
- Pemampatan oleh manusia dan hewan
- Struktur tanah
- Tumbuh tumbuhan
- Udara yang terdapat di dalam tanah.
Pustaka:
Sumantri, Arif. 2010. Kesehatan Lingkungan Edisi Keempat. Jakarta: Kencana.
ternyata terjadinya hujan seperti itu, informatif banget