Pengantar-hidrologi mengenalkan infrastruktur Air

Pengantar-hidrologi mengenalkan infrastruktur Air

1. Departemen Teknik Lingkungan ITS –LaboratoriumRemediasiLingkungan
Pengantar
Hidrologi
Bieby VoijantTangahu ST.,
MT., PhD.
September
2021

2. Bahasan:
1.1. Definisi Hidrologi
1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
1.3. Siklus Hidrologi
1.4. Daerah Aliran Sungai
1.5. Neraca Air
1.6. Data Meteorologi dan Klimatologi
2

3. Apakah hidrologi itu ?
Subramanya(1994):pengetahuantentangairterkaitkejadian,sirkulasi,distribusiairdibumidanatmosfernya.
multidisiplin:meteorologi,geologi,statistik,kimia,fisika,mekanikafluida.
Chow(1988):hidrologisebagaiilmuyangmendukungdesaindanoperasistruktur
hidrolika,suplaiair,limbahair,irigasi,drainase,generatorhidropower,kontrol
banjir,kontrolerosidansedimentasi,kontrolintrusiairlaut,dll.
1.1. Hidrologi secara umum dan hubungannya dengan bangunan air.

4. Apakah hidrologi itu ?
1.1. Hidrologi secara umum dan hubungannya dengan bangunan air.
Hidrologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang siklus air, yang menggambarkan gerakan air dari
tempat satu ke tempat lainnya di bumi dan atmosfernya.
Yang dipelajari :
1.Lokasi : udara (hidrometeorologi); permukaan (hidrologi air-permukaan), batuan atau bumi
(hidrogeologi/ groundwater), daerahaliransungai, cekunganairtanah.
2.Jumlah/ kuantitas : volume, tinggi curah hujan, infiltrasi, penguapan, dll.
3.Kualitas : kadar senyawa kimia dan fisikanya

5. 1.Lokasi
2. Jumlah
3. Kualitas
Gambar : dari berbagai sumber
5

6. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan
dengan perencanaan struktur
-Struktur Bendungan :
•Tinggi ambang
•Tinggi Pelimpah
•Volume waduk
hidrolika
Gambar : dari berbagai sumber
6

7. 7

8. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan dengan perencanaan struktur
-Struktur Pintu Air :
•Tinggi pintu
•Volume tampungan
hidrolika
8

9. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan dengan perencanaan struktur
-Struktur Bendung:
•Tinggi pintu
•Volume tampungan
•Mercu bendung
•Tebal pintu air
hidrolika
Gambar : dari berbagai sumber
9

10. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan dengan perencanaan struktur
-Evaluasi Sungai :
•Volume tampungan
•Sedimentasi
•Konservasi sungai
hidrolika
Gambar : dari berbagai sumber
10

11. RC 090304 -Hidrologi
Pengantar Hidrologi
1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan dengan perencanaan struktur
-Saluran Drainase :
•Tinggi pintu
•Volume tampungan
•Sedimentasi
•Konservasi sungai
hidrolika
Gambar : dari berbagai sumber
11

12. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan dengan perencanaan struktur
-Sumur resapan:
•lebar sumur
•dalam sumur
•lokasi
hidrolika
12

13. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
Dalam teknik sipil hidrologi sering dikaitkan dengan perencanaan struktur
-Sumur resapan:
•lebar sumur
•dalam sumur
•lokasi
hidrolika
Gambar : dari berbagai sumber
13

14. 1.2. Kaitan Hidrologi dengan Bangunan Air
[email protected]
Bagaimana jika tidak ada perencanaan yang baik ?
Luapan air (banjir)
Kekeringan →kelaparan
Bangunan ambrol
Gambar : dari berbagai sumber

15. 1.3. Siklus Hidrologi
Siklushidrologimerupakansirkulasiairyangterusmenerusdariatmosferke
bumidankembalikeatmosfermelaluikondensasi,presipitasi,infilitrasi,
evaporasidantranspirasi.
15

16. 1.3. Siklus Hidrologi
16

17. 1.3. Siklus Hidrologi
17
Siklus HidrologiDefinisi Metode Pengukuran
Evaporasi Pan Evaporasi
Transpirasi -
Presipitasi Alat pengukur curah hujan
Infiltrasi Double rings
Run-off Rumus Rasional, dll.
Air-permukaan Volume tampungan
Perkolasi Neraca air
Airtanah Volume tampungan

18. © IUCN2015
Pemanenanair
hujan
Pemulihanair
limbah
Infiltrasi danbio-
retensi
Infiltrasidengan
permeablepavements
Menghubungkan sungai danakuifer
Restorasi/reboisasiuntuk
memperbanyak cadanganair
Zona penyangga tepisungai
untuk mencegaherosi
Konservasi tanaman bakaudi
wilayahpesisir
Konservasiwetland
Membangun flood bypass untuk
mengurangi banjir mengarah kehilir
Menumbuhkan tanaman di wilayahdengan
kemiringan untuk mengurangierosi
RWHgedung
bertingkat

19. Kesetimbangan
Air SkalaGlobal
Air tawar2.5%
Airlaut
96.5%
Totalair
global
Jenis airasin
yang lain
0.9%
Jumlah yang dapat
dimanfaatkansecara
langsungterbatas

20. Infiltrasi
•Infiltrasi adalah proses di mana presipitasi atau air meresap ke dalam
tanah di bawah permukaan dan bergerak ke dalam batuan melalui
retakan dan ruangpori.

21. Evapotranspirasi
•Evaporasi adalah proses dimana cairan berubah menjadigas
•Transpirasi adalah keluarnya uap air dari daun tumbuhan keatmosfer

22. Limpasan
•Limpasan tidak lebih dari air yang
“mengalir” di permukaan tanah.
Sama seperti air yang Anda
gunakan untuk mencuci mobil,
mengalir ke jalan masuk saat Anda
bekerja; hujan yang menutupi
lanskap dengan mengalir
menuruni bukit (karenagravitasi).
•Limpasan adalah komponen
penting dari siklus airalami. ©https://www.dwa.gov.za

23. Faktor yang mempengaruhilimpasan
FaktorMeteorologi
•Jenis presipitasi (hujan, salju, hujan es,dll.)
•Intensitas, jumlah, durasi curahhujan
•Distribusi curah hujan di atasDAS
•Arah pergerakanbadai
•Curah hujan yang terjadi lebih awal dan mengakibatkan kelembaban
tanah
•Kondisi meteorologi dan iklim lainnya yang mempengaruhi
evapotranspirasi, seperti suhu, angin, kelembaban relatif, danmusim

24. Faktor yang
mempengaruhi
limpasan
FaktorFisik
•Penggunaanlahan
•Vegetasi
•Jenistanah
•Daerahdrainase
•Ketinggian
•Topografi, terutama kemiringantanah
•Pola jaringandrainase
•Kolam, danau, waduk, bak cuci, dll. di
cekungan, yang mencegah atau menunda
limpasan agar tidak berlanjut kehilir
©USGS

25. Pemanfaatan AirHujan
Roof-top / rainwaterharvesting
(Pemanenan AirHujan)
Stormwater harvesting (Pemanenan
Drainase)
Air hujan dan limpasan dapat
dipanen dengan premis
sederhana "menangkap air di
tempat ia jatuh". Ini dapat
dikumpulkan dan disimpan atau
dikirim ke akuifer untuk mengisi
kembali airtanah
Di daerah perkotaan, air hujan
dapat dikumpulkan dari atap,
area beraspal dan tidak beraspal
rumah, blok rumah susun, taman,
taman bermain, area parkir,
sekolah, kompleks perkantoran,
danau dantangki.

26. Pemanenan AirHujan
•Pemanenan air hujan akan mampu menahan air dalam jumlah besar,
dansangatsignifikandalammengurangijumlahaliranpermukaan
(runoff).Jikadilakukandalamjumlahbesar,dapatmengurangi
banjirataugenanganpadasuatuwilayah.
•Pemanenanairhujanjugamengantisipasilimpasanairpada
wilayah-wilayahyangsangatlambatdalamperesapanataupada
tempat-tempatyangmempunyaiairpermukaanyangtinggi,
disampingituairhasiltangkapansangatbermanfaatuntuk
keperluan sehari-hari, mengurangi ketergantungan pada air tanah dan
PDAM.

27. Pemanfaatan AirHujan

28. Kuis
Berikan persamaan neracaairnya!
•Berapa evapotranspirasi untuk suatu daerah tangkapan, bila debit arealnya
(limpasan) 850 mm/a, curah hujannya 1,560 mm/a dan variasi air yang
tersimpan diukur sebesar 60mm/a?
P=ET + R + △S

29. AnalisisHidrologi
•Rencana Induk sistem drainase perkotaan → memerlukan informasi
banyaknya air yang akan dikumpulkan dan dibawa ke area
pembuangan atau genangan/ badanair.
•Bila informasi tsb. belum diketahui → perlu diestimasidengan
AnalisisHidrologi.
•Selaindataklimatologi(hujan serta aspek-aspek hidrologi lain), yang
mempengaruhi besarnya aliran air adalah aspek-aspek yang
menggambarkan kondisi permukaan lahan: Topografi dan Situasi, Tata
Guna Lahan dan TipeTanah.

30. 1.3. Siklus Hidrologi
Dalam
pengukuran
komponen
hidrologi,
dibutuhkan
data-data
klimatologi.
Klimatologi
merupakan
ilmu yang
mempelajari
tentangiklim
dancuacadi
suatuwilayah.
30

31. 1.3. Sistem daerah aliran sungai
Proses pembentukan sungai
William Davis Morris (1880)

32. 1.3. Sistem daerah aliran sungai
Das dibangun dari kontur setempat

33. 1.3. Sistem daerah aliran sungai
Rahayu, dkk (2009)

34. 1.3. Sistem daerah aliran sungai
Rahayu, dkk (2009)
World Agroforestry Centre

35. [email protected]
1.3. Sistem daerah aliran sungai

36. Sosrodarsono dan Takeda (1993) : Hubungan aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow)
pada suatu daerah untuk suatu periode tertentu
P = Presipitasi
D = Tinggi Debit aliran
E = Evapotranspirasi
G = Penambahan supply air tanah
M = penambahan kadar kelembaban tanah (soil moisture)
1.4. Waterbalance

37. Dasar NeracaAir
??????= ??????+ �+∆�
•P =Presipitasi
•E =Evaporasi
•R = Limpasan /runoff
•∆S = Variasi air yang tersimpan / storedwater
PRESIPITASI
•Di sebagian besar wilayah di
bumi, sumber air utama dan
terpenting
•Curah hujan –limpasan –
proses sangat penting untuk
menghasilkan limpasan/debit
(misalnyabanjir)
•Parameter pentinguntuk
pengukuranhidraulik
-Perlindungan banjir(mis.
DAS, bendungan,dan
waduk)
-Pengelolaanaliran/debit
rendah(misalnyawaduk
irigasi,airminum)

38. 1.4. Waterbalance

39. Istilah:neracaairataukesetimbanganair
Definisi:hubunganantaraalirankedalam(inflow)danalirankeluar(outflow)disuatudaerah
untukperiodatertentu.
Bentukumumpersamaanwaterbalance:
P =presipitasi
Ea =evapotranspirasi
ΔGS =perubahangroundwaterstorageTRO
=totalrunoff
1.4. Waterbalance

40. F. J. Mock
Metodauntukmemperkirakankeberadaanairberdasarkankonsepwaterbalanceyaitu
denganmemperhitungkan:
-volumeairyangmasuk(Presipitasi)
-volumeairyangkeluar(Infilitrasi,Perkolasi,Evapotranspirasi)
volume air yang disimpan dalam tanah (soil storage) →volume air yang disimpan dalam pori-
pori tanah, hingga kondisi tanah menjadi jenuh.
Merupakan salah satu metoda yang menjelaskan hubungan rainfall-runoff
Gambar Hubungan rainfall-runoff
Gambar dari Atika Lubis
1.4. Waterbalance

41. 1.4. Waterbalance
E = Evaporasi
P = Presipitasi
S
i = Surface inflow (kalau ada)
GW
o= ground water out/in flow
S
o= Surface out flow
S = perubahan storage di permukaan dan substorageSSGWoSPE
oi −+=
P
E
S
i
GWi
GWo
S
o
S

42. 1.5. Data meteorologi dan klimatologi
Siklus HidrologiDefinisi Metode Pengukuran
Evaporasi Pan Evaporasi
Transpirasi -
Presipitasi Alat pengukur curah hujan
Infiltrasi Double rings
Run-off Rumus Rasional, dll.
Air-permukaan Volume tampungan
Perkolasi Neraca air
Airtanah Volume tampungan

43. 1.5. Data meteorologi dan klimatologi
Dalam pengukuran komponen
hidrologi,dibutuhkandata-data
klimatologi.
Klimatologimerupakanilmuyang
mempelajaritentangiklimdancuacadi
suatuwilayah.

44. 1.5. Data meteorologi dan klimatologi
Sumber : anonim

45. 1.5. Data meteorologi dan klimatologi
Pengukur evaporasi
Sumber : bmkg dan anonim
Rain gauge

46. 1.5. Data meteorologi dan klimatologi
Pengukur Tekanan Udara
Psychrometer →kelembaban relatif
Pengukur Kelembaban Udara →hygrometer
Pengukur Penyinaran Matahari
Pengukur Kecepatan Angin