Hidrologi

Secara singkat, Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang air khususnya tentang perputaran air yang ada di alam (siklus hidrologi). Sementara Hidrometri adalah Ilmu pengetahuan yang mempelajari pengukuran air pada siklus hidrologi.

            Walaupun jumlah air didunia ini tetap, tetapi yang menjadikan ilmu hidrologi ini ada adalah kerena adanya proses-proses yang unik dan khusus yang dapat menjadi sebuah perhitungan dalam sebuah kajian ilmu.

            Aliran sungai di setiap sungai rata-rata bberbeda karena dipengaruhi oleh morfometri sungai itu sendiri, sehingga debitnya pun pasti akan berbeda pada setiap titik walaupun titik-titik itu masih berada dalam satu sungai.

            Didalam hidrologi pun tidak hanya membahas mengenai sungai saja (potamology), tetapi juga di bahas kajian ilmu yang mempelajari tentang danau (limnology), airtanah (geohidrologi), air laut (oceanografi) dan juga es (crylogy) .

           

1.      Hidrologi

            Hidrologi adalah suatu ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang kejadian, perputaran dan penyebaran air di atmosfer dan di permukaan bumi, serta di bawah permukaan bumi.

            Pergerakan air di bumi, secara umum dapat dinyatakan sebagai suatu rangkaian kejadian yang biasanya disebut dengan siklus hidrologi.

Siklus hidrologi terdiri dari enam sub sistem, yaitu:

a.      Air di atmosfer,

b.      Aliran permukaan,

c.       Aliran bawah permukaan,

d.      Aliran air tanah,

e.      Aliran sungai/ saluran terbuka,

f.        Air di lautan dan air genangan.

Adapun ruang lingkup Hidrologi, antara lain:

a.      Mengumpulkan dan memproses data hidrologi hasil pengukuran di lapangan sebagai data dasar hidrologi,

b.      Menganalisa proses hidrologi,

c.       Meramalkan kejadian hidrologi,

d.      Memperkirakan keseimbangan air,

e.      Memperkirakan laju sedimentasi,

f.        Memecahkan berbagai masalah pengelolaan sumber air.

2.      Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi adalah gerakan air laut ke udara, kemudian jatuh ke\permukaan tanah dan akhirnya kembali mengalir ke laut. Radiasi matahari menyebabkan air laut menguap menjadi awan, kemudian awan yang terjadi bergerak di atas daratan karena tertiup angin. Adanya tabrakan antara butir-butir uap air di akibatkan desakan angin menyebabkan presipitasi. Presipitasi yang terjadi bisa berupa hujan, salju, hujan es, dan embun

Setelah jatuh ke permukaan tanah, presipitasi akan menimbulkan limpasan permukaan (surface run off) yang mengalir kembali ke laut. Dalam perjalanannya menuju laut beberapa bagian masuk kedalam tanah (infiltrasi) dan bergerak terus kebawah (perkolasi) kedalam daerah jenuh (saturated zone) yang terdapat di bawah permukaan air tanah. Air di dalam ini bergerak perlahan-lahan melewati aquifer masuk ke sungau kemudian ke laut. Air yang masuk ke tanah memberikan hidup kepada tumbuhan dan ada diantarnya naik lewat aquifer diserap akar, batang,dan daun sehingga terjadi transpirasi. Transpirasi adalah penguapan pada tumbuhan melalui stomata.

Permukaan tanah, sungai, dan danau mengalami penguapan yang disebut evaporasi. Jika kedua proses penguapan di atas terjadi bersamaan maka disebut evapotranspirasi. Akhirnya air yang tidak menguap atau pun mengalami infiltrasi tiba kembali ke laut lewat sungai. Air tanah (ground water) yang bergerak jauh lebih lambat keluar lewat alur-alur masuk ke sungai atau langsung merembes ke pantai. Seluruh siklus telah terjadi, kemudian akan berulang kembali.

Proses-proses yang terjadi dalam siklus hidrologi adalah sebagai berikut:

      Presipitasi

      Evapotranspirasi

      Infiltrasi dan perkolasi

      Limpasan permukaan (surface run off) dan aliran air tanah (groundwater flow)  

Gambar 1. Siklus Hidrologi

3.      Hidrometri

            Hidrometri adalah Ilmu pengetahuan yang mempelajari pengukuran air pada siklus hidrologi. Dalam pengukurannya hidrometri ini meliputi semua variable pada siklus hidrologi, seperti: curah hujan, penguapan, aliran sungai, air tanah, angkutan sedimen dan kualitas air.

Ruang lingkup Hidrometri meliputi:

a.      pemilihan lokasi pengukuran aliran, yaitu lokasi untuk pos duga air,

b.      pengukuran tinggi muka air,

c.       pengukuran debit,

d.      pembuatan lengkung debit,

e.      perhitungan debit untuk membuat buku publikasi debit (discharge year books),

f.        pengukuran angkutan sedimen,

g.      perhitungan angkutan sedimen, untuk membuat buku publikasi debit sedimen (sediment year book).

4.      Hidrolika

            Hidrolika adalah ilmu pengeahuan yang mempelajari tentang sifat-sifat dan hukum-hukum yang berlaku pada zat cair, baik cair diam maupun bergerak (mengalir).

5.      Daerah Pengaliran Sungai

a. Definisi

            Sungai adalah torehan di permukaan bumi yang merupakan penampang dan penyalur alamiah aliran air dan material yang dibawanya dari bagian hulu ke hilir suatu daerah pengaliran ke tempat yang lebih rendah dan akhirnya bermuara ke laut.

            Fungsi sungai di antaranya untuk menampung curah hujan dan mengalirkannya sampai ke laut. Daerah di mana sungai memperoleh air merupakan daerah tangkapan hujan yang disebut dengan Daerah Pegaliran Sungai (DPS). DPS merupakan suatu unit kesatuan wilayah tempat air hujan menjadi aliran permukaan dan mengumpul ke sungai menjadi aliran sungai. Garis batas antara DPS ialah punggung permukaan bumi yang dapat memisahkan dan membagi air hujan menjadi aliran permukaan ke masing-masing DPS.                                     

b. Pola Aliran

            Pola aliran yang terdapat di Indonesia antara lain:

1)      Radial, pola ini biasanya dijumpai di daerah lereng gunungapi atau daerah dengan topografi berbentuk kubah, seperti sungai di lereng gunung Semeru di prov Jawa Timur.

2)      Rectangular, terdapat di daerah batuan kapur.

3)      Trellis, biasanya dijumpai pada daerah dengan lapisan sedimen di daerah pegunungan lipatan.

4)      Dendritik, pola yang terdapat pada daerah dengan batuan sejenis dan penyebarannya luas.

           

            Pola aliran dari suatu DPS dapat merupakan petunjuk awal tentang jenis dan struktur batuan yang ada yang diperlukan untuk memperkirakan rencana bentuk konstruksi bangunan Pos Duga Air.

c.   Bentuk Daerah Pengaliran Sungai

            Bentuk DPS berpengaruh terhadap kecepatan terpusatnya aliran. Setelah DPS ditentukan garis batasnya, maka bentuk DPS-nya dapat diketahui. Pada umumnya, bentuk DPS dapat dibedakan menjadi 4 bentuk, yaitu;

1.      memanjang; biasanya induk  sungainya akan memanjang dengan anak-anak sungai langsung masuk ke induk sungai. Kadangkala berbentuk seperti bulu burung. Bentuk ini biasanya akan menyebabkan debit banjirnya relativ kecil karena perjalanan banjir dari anak sungai berbeda-beda waktunya.

2.      radial; bentuk ini terjadi karena arah alur sungai seolah-olah memusat pada satu titik sehingga menggambarkan adanya bentuk radial, kadang-kadang gambaran tersebut berbentuk kipas atau lingkaran.

3.      parallel; DPS ini dibentuk oleh 2 jalur sub-DPS yang bersatu di bagian hilirnya. Jika terjadi banjir di daerah hilir biasanya setelah di sebelah hilir titik pertemuan kedua alur sungai sub-DPS tersebut.

4.      komplek; merupakan gabungan dasar dua atau lebih bentuk DPS.

d.   Alur Sungai

            Secara sederhana, alur sungai dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu;

1)      bagian hulu; merupakan daerah sumber erosi karena pada umumnya alur sungai melalui daerah pegunungan, perbukitan atau lereng gunungapi yang kadang-kadang mempunyai cukup ketinggian dari muka laut. Karena itu, bentuk kontur akan relativ lebih rapat yang menunjukkan miringnya permukaan bumi.

2)      bagian tengah; merupakan daerah peraliahn dari bagian hulu dan hilir. Kemiringannya lebih landai sehingga kecepatan aluran relativ lebih kecil daripada bagian hulu. Bagian ini juga merupakan daerah keseimbangan antara proses erosi dan pengendapan yang sangat bervariasi dari musim ke musim.

3)      bagian hilir; biasanya melalui daerah pedataran yang terbentuk dari endapan air halus sampai kasar, lumpur, endapan organik dan jenis endapan lainnya yang sangat labil. Alur sungai berkelok-kelok yang biasa disebut Meander. Endapan itu mempunyai sifat lembek sehingga harus benar-benar diperhitungkan. Jika pada lokasi itu ingin di rencanakan bangunan Pos Duga Air.

            Jika bentuk alur sungainya berbelok-belok dapat menyebabkan erosi pada sisi luar palung sungai dan daerah endapan pada sisi dalam. Kedua proses tersebut akan menyebabkan perpindahan alur sungai sehingga alur lama akan menjadi danau kecil (oxbow lake).

e.   Morfometri Daerah Pengaliran Sungai

            Morfometri DPS adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan keadaan jaringan alur sungai secara kuantitatif. Keadaan yang dimaksud untuk analisa aliran sungai antara lain meliputi;

1.   Luas; garis batas antara DPS adalah punggung permukaan bumi yang dapat memisahkan dan membagi air hujan ke masing-masing DPS yang ditentukan berdasarkan perubahan kontur dari peta topografi. Sedangkan luas DPS-nya dapat di ukur dengan alat Lanimeter.

2.   Panjang dan lebar; panjang DPS adalah sama dengan jarak datar dari muara sungai ke hulu sepanjang sungai induk. Lebar DPS dihitung berdasarkan luas DPS dibagi panjang.

3.   Kemiringan lereng; antara dua lokasi ketinggian dapat dihitung dengan persamaan tersebut:

                        Id = i / w

Keterangan :  

            Id = kemiringan lereng (m/km)

            i   = interval kontur (m)

            w = a/e

            a = luas bidang diantara dua kontur (km²)

            e = panjang rata-rata dua kontur (km)

f.   Orde dan Tingkat Percabangan Sungai

            Orde sungai adalah posisi percabangan alur sungai dalam urutannya terhadap induk sungai didalam suatu DPS. Berdasarkan cara STRAHLER alur sungai paling hulu yang tidak mempunyai cabang disebut orde pertama, pertemuan antara dua orde pertama disebut dengan orde kedua. Pemberian nomor orde harus menggunakan peta topografi atau foto udara skala besar. Berdasarkan jumlah alur sungai untuk suatu orde akan dapat ditentukan angka indeksnya yang menyatakan tingkat percabangan sungai. Indeks tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan sbb :

     

            Rb =         Nu/Nu + 1

Keterangan :

            Rb = Indek tingkat percabangan sungai

            Nu = jumlah alur sungai untuk orde ke u

            Nu + 1 = jumlah alur sungai untuk orde ke u + 1

g.   Kerapatan Sungai

            Kerapatan sungai adalah suatu angka indek yang menunjukan banyaknya anak sungai di dalam suatu DPS. Indek tersebut dapat diperoleh dengan persamaan seperti berikut :

                        Dd = L/A

Keterangan :

            Dd = Indek kerapatan sungai (km/km²)

            L = Jumlah panjang sungai termasuk panjang anak-anak sungainya (km)

            A = Luas DPS (km²)

h.   Debit Aliran

            Debit aliran jumlah air yang lewat pada suatu penampang luas sungai dalam waktu tertentu, dan sangat dipengaruhi oleh kecepatan aliran sungai tersebut. Besar kecilnya debit aliran pada suatu DAS sangat  tergantung pada kondisi iklim, proses hidrologi, jenis vegetasi, kondisi geologi dan topografi tanah pada daerah tersebut. Proses hidrologi yang terjadi seperti curah hujan, evapotranspirasi, limpasan, infiltrasi, retensi permukaan merupakan komponen-komponen penting bagi debit aliran suatu DAS, vegetasi sekitar DAS khususnya hutan akan berperan sebagai daerah resapan air yang berarti akan menambah debit aliran pada suatu DAS tersebut. Faktor jenis tanah dan kemiringan tanah juga berpengaruh besar bagi kemampuan tanah untuk meresapkan air hal ini berarti bahwa makin miring tanah maka makin sedikit air yang terserap oleh tanah tersebut.

            SEAMOD (model simulasi hidrologi musiman) biasa digunakan untuk menganalisa potensi ketersediaan air pada DAS. Dengan model simulasi hidrologi ini dapat diamati bahwa siklus hidrologi yang terjadi akibat perubahan jenis vegetasi penutup lahan, caranya yaitu dengan menggunakan jenis vegetasi berevapotranspirasi tinggi dan jenis vegetasi berevapotranspirasi rendah. Setelah disimulasikan maka didapatkan suatu hasil debit aliran keluaran yang kemudian dibandingkan, sehingga diketahui jenis penutup lahan yang memiliki kemampuan menyerap air terbaik. Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan, maka didapat:

1.      Hasil-hasil debit aliran yang dihasilkan dari proses simulasi dengan tiga kondisi lahan hutan seluruhnya dengan jenis vegetasi penutup yang berbeda menghasilkan debit aliran yang lebih besar dibandingkan dengan kondisi tata guna lahan yang ada.

2.      Perilaku debit aliran akibat perubahan luas lahan hutan dan perubahan jenis vegetasi penutup lahan menunjukkan bahwa hutan berfungsi sebagai reservoir pada musim hutan dan melepaskan tampungan airnya sebagai aliran dasar pada waktu musim kemarau.

Beberapa Jenis tekhnik pengukuran debit aliran

1)      Area velocity method (metode apung)

            Adalah teknik pengukuran debit air dengan menggunakan metode peampung atau bias juga dengan metode  current meter. Syarat untuk menggunakan metode ini salah satunya adalah penampang bagus (tidak berbelok-belok).

2)      Tracer methode / sudden injection (dilution method)

            Adalah teknik pengukuran debit air dengan menggunkan larutan garam. Dengan cara garam dilarutkan kedalam ember, kemudian larutan tersebut ditumpahkan  ke sungai  dari bagian hulu ke hilir. Setelah itu pada daerah hilir kandungan garam dalam air di ukur  dengan menggunakan EC meter. Dari EC meter akan muncul suatu grafik dan dari suatu grafik tersebut dapat dihitung debit airnya. Tracer methode dapat digunakan pada sungai kecil dan berbatu.

3)      Slope area methode

            Adalah metode yang dipakai untuk mengetahui suatu debit banjir  pada musim kemarau. Metode ini dapat dilakukan dengan cara mencari batas suatu ketinggian banjir contohnya: sampah yang tersangkut pada pinggir sungai.

4)      Weir and flume methode

            Adalah semacam alat irigasi disawah yang digunakan pada saluran irigasi.

5)      Volumetric methode

            Adalah metode untuk menampung mata air yang kecil. Dengan cara menghitung volume yang tertampung pada bak ukur per selang waktu.

i.    Kecepatan Aliran Sungai

            Kecepatan sungai adalah cepatnya aliran sungai melewati suatu area tertentu dengan rumus:

     V = s/t

Keterangan:    V = Kecepatan

                         s = Jarak Tempuh

                         t = Waktu Tempuh 

5.      Air Tanah

            Ilmu yang mempelajari tentang air tanah adalah Geohidrologi, ilmu ini sering disebut juga dengan sebutan Hidrogeologi (hidro- berarti air, dan -geologi berarti ilmu mengenai batuan) merupakan bagian dari hidrologi yang mempelajari penyebaran dan pergerakan air tanah dalam tanah dan batuan di kerak Bumi (umumnya dalam akuifer). Istilah geohidrologi sering digunakan secara bertukaran. Beberapa kalangan membuat sedikit perbedaan antara seorang ahli hidrogeologi atau ahli rekayasa yang mengabdikan dirinya dalam geologi (geohidrologi), dan ahli geologi yang mengabdikan dirinya pada hidrologi (hidrogeologi). Faktor-faktor yang mempengaruhi air tanah adalah curah hujan, vegetasi, tekstur tanah, geologi, pengambilan oleh manusia.

Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah permukaan tanah. Air tanah merupakan salah satu sumber daya air yang keberadaannya terbatas dan kerusakannya dapat mengakibatkan dampak yang luas serta pemulihannya sulit dilakukan.

Selain air sungai dan air hujan, air tanah juga mempunyai peranan yang sangat penting terutama dalam menjaga keseimbangan dan ketersediaan bahan baku air untuk kepentingan rumah tangga (domestik) maupun untuk kepentingan industri.

Irigasi

Irigasi merupakan upaya yang dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertaniannya. Dalam dunia modern saat ini sudah banyak model irigasi yang dapat dilakukan manusia. Pada zaman dahulu jika persediaan air melimpah karena tempat yang dekat dengan sungai atau sumber mata air, maka irigasi dilakukan dengan mangalirkan air tersebut ke lahan pertanian. Namun demikian irigasi juga biasa dilakukan dengan membawa air dengan menggunakan wadah kemudian menuangkan pada tanaman satu-persatu. Untuk irigasi dengan model seperti ini di Indonesia biasa disebut menyiram. Sebagaimana telah diungkapkan, dalam dunia modern ini sudah banyak cara yang dapat dilakukan untuk melakukan irigasi dan ini sudah berlangsung sejak Mesir Kuno.

a.      Batuan dan Air

Batuan yang ada dekat permukaan bumi umumnya tersusun dari zat padat dan gas, bagian yang padat lebih mendominasi dari pada bagian gas, akan tetapi bagian yang mengandung gas tersebut memilki peran penting, tanpa gas tidak akan ada air yang meresap kedalam tanah mengisi tampungan tanah untuk persediaan sumur dan mata air. Batuan ‘water-bearing’ terdiri dari tiap lapisan yang terpisah (batuan yang terpisah). Permukaan bumi di banyak tempat dibentuk oleh tanah dan lapisan terpisah. Lapisan yang terpisah mendasari setiap tempat gabungan batuan. Banyak lapisan yang terpisah tersusun dari material yang diperoleh dari hancuran lapisan yang terpisah. Materi dari tipe batuan lapisan terpisah yang berbeda, partikel batuan, ukuran lingkaran materi dari pecahan millimeter ( ukuran tanah liat ) sampai beberapa meter (batuan besar). Lapisan terpisah penting dalam masukan hidrologi air tanah.

b.      Air Bawah Tanah

 

             Surface water                                                                                                           Sumur

 

                                           Zona                                             Zona Tanah

                                      Tak Jenuh

                                                                                 Zona Intermediet

             Undergaround

                    Water                                           perkolasi            Zona Kapilaritas

 

 Zona                                                                                       Water

                                     Jenuh                                        Water Table                                    Level

                                     

                                                                                                                                   

Gambar 2. Sketsa air bawah tanah

                                                                                                                       

Semua air yang berada di bawah permukaan tanah disebut sebagai airtanah (groundwater) atau air sub permukaan, sedangkan air yang ada di permukaan disebut surface water. Air bawah tanah dibagi menjadi dua zona, yaitu:

1.   Zona tak Jenuh

Zona ini berada langsung di bawah permukaan tanah, dan kebanyakan berisi air dan dan udara, zona ini hamper tidak berubah-ubah semua air pada daerah ini disebut airtanah (groundwater).

Zona tak jenuh dibagi menjadi 3 bagian , yaitu:

a.   Zona Tanah

Zona tanah merupakan lanjutan dari permukaan tanah, kedalaman maksimum 1-2 meter, zona ini mendukung pertumbuhan vegetasi, porositas dan permeabilitasnya lebih tinggi.

b.   Zona Intermediet

Ketebalan Zona ini dari tempat ke tempat tergantung pada ketebalan Zona tanah dan dalamnya saluran kapiler.

c.   Zona Kapilaritas

Zona Kapilaritas merupkan sub zona antara zona tak jenuh zona jenuh, saluran kapiler merupakan hasil pengerjaan antara air dan batuan, sebagai hasil dari pengerjaan tersebut air melekat pada permukaan partikel batuan dan naik dalam lubang-lubang berdiameter kecil dan kembali turun oleh gaya gravitasi. Air dalam saluran kapiler dan didalam bagian penutup dari zona tak jenuh adalah di bawah tekanan hidraulik negative, hal itu merupakan tekanan yang lebih kecil dari tekanan atmosfer. Water Table adalah level dalam Zona Jenuh, dimana tekanan hidrauliknya sama dengan tekanan atmosfer dan diwakili oleh water level dibawah sumur, sedangkan dibawah water table tekanan hidrauliknya meningkat seiring meningkatnya kedalaman.

2.   Zona Jenuh

Zona Jenuh merupakan zona dibawah zona tak jenuh, dan zona ini merupakan tempat interkoneksi semua saluran pemasukan air. Untuk  mengisi zona ini terjadi perkolasi air dari permukaan tanah terrus masuk hingga sampai kezona ini. semua air pada zaona jenuh disebut air tanah (ground water).

c.       Aquifers dan Confining Beds

            Semua batuan yang mendasari permukaan bumi dapat diklasifikasikan menjadi aquifers dan confining beds. Aquifers adalah unit batuan yang akan meneruskan (menghasilkan) air dalam jumlah yang dapat dipakai untuk menghasilkan sumber mata air (dalam geologi, unit batuan ini ialah batuan sedimen yang tidak terkonsolidasi). Confining beds adalah unit batuan yang permeabilitasnya sangat lemah, yang membatasi pergerakan air tanah untuk masuk atau keluar  dari perbatasan aquifers.

           

Air tanah dalam aquifer dibedakan menjadi dua kondisi, yaitu:

1.      Aquifer yang tidak tertekan, dimana air hanya sebagian mengisi aquifer, pada bagian atas permukaan zona jenuh air bebas untuk naik turun, zona ini disebut water table aquifer. Muka air yang terbuka pada aquifer yang tidak tertekan ini disebut sebagai water level-wells. Water level dalam sumur ini adalah indikasi posisi dari water table yang menggenangi aquifers.

2.   Aquifer yang tertekan, dimana air seluruhnya mengisi aquifer, dibawah garis confining beds, zona ini disebut juga artesian aquifer. Muka air yang terbuka pada  aquifer tertekan ini disebut artesian well, water level dalam kedudukan artesian well adalah sama tinggi dengan ketinggian di atas aquifer tetapi tidak melebihi ketinggian permukaan tanah. Jika water level dalam kedudukan artesian wells melebihi permukaan tanah, maka sumur adalah aliran artesian well. Water level keadaannya rapat dengan muka sumur untuk aquifer yang tertekan dari potensiometrik dari aquifer.

 

Surface Water                                                                        water table well            artesian well

 

                                    Zona tak    Aquifer yg                       sand                  potensiometri              surface

                                       Jenuh           tidak                                         zona kapiler             

                                                       Tertekan             water  table

           Underground                                                             

                 Water             Zona                          Confining                           Clay

                                        Jenuh                          Beds

 

                                                           Aquifer yg                                             Limestone

                                                             tertekan

 

Gambar 3.  Sketsa ground water

d.      Porositas

                                                                                    Pilihan nilai pada sifat penyerapan

Bahan	Pembuka utama	Pembuka Kedua
Beban lepas	48
Beban Kuat	26
Tanah	55
Lempung	50
Pasir	25
Kerikil	20
Batu gamping	10	10
Batu pasir	10	1
Granit	-	-1
Basalt	10	1

Porositas adalah sifat penyerapan tanah, dimana sifat penyerapan itu merupkan perbandingan terbuka pada jumlah volume tanah

                                                                           

Persamaannya: n = Vt – Vs = Vv

                                    Vt       Vt

Vt  = Jumlah volume tanah  pada contoh batuan

Vs = volume tanah sampel

Vv = volume pembukaan                                          tabel: 1 Pilihan nilai pada sifat penyerapan

Contoh :

Air                    Vv = 0.3 m³

Pasir kering       Vt  = 1 m³

Porositasnya    = Volume of Voids =    0.3 m³ = 0.3

                               Total Volume         1 m³  

Perhitungan yang lebih sederhana untuk menentukan volum air yang bisa diserap oleh tanah, ialah melakukan kegiatan sebagai berikut:

    Sediakan air yang telah diketahui volumenya

    Masukan air tersebut kedalam wadah (yang terlebih dahulu telah dilubangi di salah satu sisinya) yang telah berisi tanah

    Ukurlah volume air yang keluar,

    Carilah selisih antara volume total dengan dan volum air  yang keluar, maka kita akan mendapatkan nilai dari volume air yang terserap oleh tanah tersebut.

    Porositas adalah air yang tersepab dibagi oleh volume total air tersebut.

Perhatikan gambar di bawah ini.

                                V1 = volum air total                    Volume air yang terserap= V1 – V2

                                                                        Porositas =

                                                           

                                                      V2 = volum air yang keluar

Gambar 4. Bak penampung air

e.      Specific yield dan Specific retention

            Dengan melakukan percobaan di atas kita dapat mengetahui volume tanah yang bisa menyerap air, dalam hidrologi air tanah daya serap sangat penting, bahwa batuan dapat terisi ketika ini sedang jenuh. Ahli hidrologi membagi air dalam penyimpanannya menjadi dua bagian yaitu:

• Specific yield (hasil spesifik), adalah air yang keluar dari batuan, hasil spesifik ini menyebutkan bagaimana banyaknya air yang tersedia untuk digunakan manusia
• Specific retention (penyimpanan spesifik), adalah sisia air yang tersimpan pada batuan setelah dialiri.

Nilai volume dalam %
Bahan	Serapan	Sy	Sr
Tanah	55	40	15
Tanah liat	50	2	48
Pasir	25	22	3
Kerikil	20	19	1
Batu kapur	20	18	2
Batu pasir	11	6	5
Garnit	1	9	1
Basalt	11	8	3

Persamaannya            : n   = Sy + Sr

                          Sy = Vd/Vt     Sr = Vr/Vt

Ket :  n     =  Porositas

         Sy   =  Hasil spesifik

         Sr    =  Penyimpanan spesifik

         Vd   =  volume air yang mengalir dari volum total

         Vr    = volume air yang tertahan

         Vt    = total volume tanah/batuan

                       

                                                                                                 Tabel 2. Nilai volume dalam %

f.        Konduktifitas Hidraulik (Permeabilitas)

Aquifer mengalirkan air dari hulu ke hilir melalui pipa-pipa saluran dalam pasir dan material lainnya yang mengalirkan air, factor-faktor yang mengontrol pergerakan air tanah, pertama-tama dikemukakan oleh Henry Darcy, seorang ilmuwan Prancis pada tahun 1856, hukum Darcy berbunyi :

Q = KA.dh / dl            K = (Qdl)/(Adh)

K = mm/s (m³/s).(m)/(m²)(m)

Ket :     Q = debit perunit tiap waktu

K =  daya konduktifitas hidraulik tergantung pada ukuran dan susunan awal atau pembukaan pengaliran air dan pada karakteristik pergerakan dinamis air, seperti kekentalan kinematika, densitas, dan kekuatan gravitasi.

A =  area keseluruhan, pada sudut kanan arah aliran terusan yang terdapat pada aliran, dan dh/dl adalah gradient hidraulik

Debit air menunjukan keseimbangan gradient hidraulik, kita menyebut istilah aliran air tanah adalah laminar partikel air mengalir mengikuti aliran dan tidak menyatu kedalam partikel-partikel yang ada dibatas garis aliran. Daya konduktifitas hidraulik adalah adalah kecepatan, factor yang mempengaruhinya adalah valume air yang setiap pergerakannya ditentukan oleh waktu (biasanya perhari) yang berakhir perunit area.

g.      Sirkulasi Air Tanah

Lapisan di dalam bumi yang dengan mudah dapat membawa atau menghantar air disebut lapisan pembawa air, pengantar air atau akufir, yang biasanya dapat merupakan penghantar yang baik yaitu lapisan pasir dan kerikil, atau di daerah tertentu, lava dan batu gampil.

Penyembuhan atau pengisian kembali air yang ada dalam tanah itu berlangsung akibat curah hujan, yang sebagian meresap kedalam tanah, bergantung pada jenis tanah dan batuan yang mengalasi suatu daerah curah hujan meresap kedalam bumi dalam jumlah besar atau kecil, ada tanah yang jarang dan ada tanah yang kedap. Kesarangan (porositip) tidak lain ialah jumlah ruang kosong dalam bahan tanah atau batuan, biasanya dinyatakannya dalam persen. bahan yang dengan mudah dapat dilalaui air disebut lulus. Kelulusan tanah atau batuan merupakan ukuran mudah atau tidaknya bahan itu dilalui air. Pasir misalnya, adalah bahan yang lulus air melewati pasir kasar dengan kecepatan antara 10 dan 100 sihosinya. Dalam lempeng, angka ini lebih kecil, tetapi dalam kerikil lebih besar.

-          Infiltrasi

Infiltarsi adalah pergerakan air dari atas permukaan tanah ke dalam permukaan tanah yang disebabkan oleh gaya gravitasi dan kapilaritas, air yang menginfiltrasi itu mula-mula diserap untu meningkatkan kelembaban tanah, dan selebihnya akan turun ke dalam tanah melalui proses perkolasi mengalir kesamping.

Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi:

1.   Dalamnya genangan air di atas permukaan tanah

2.   Kadar air dalam tanah

3.   Tebal lapisan yang jenuh

4.   Pemapatan oleh curah hujan

5.   Penyumbatan oleh bahan-bahan halus

6.   Pemapatan oleh manusi dan hewan

7.   Tumbuh-tumbuhan

Persamaannya :  i   = WS . if

                             i   = ( P-Ea) . if

                             if  = koefisien infiltrasi                  

h.      Definisi-definisi lapisan dalam tanah

-          Lapisan Aquifer adalah lapisan tanah atau batuan yang dapat menyimpan dan memberikan air dalam jumlah yang banyak. Contoh: Karst, pasir.

-          Lapisan Aquitard, adalah lapisan tanah yang dapat menyimpan air dan memberikan air dalam jumlah yang sedikit. Contoh: lempung pasiran (sandy clay)

-          Lapisan Aquiclude, adalah lapisan tanah yang dqapat menyimpan air dalam jumlah sedikit dan tidak dapat memberikan air. Contoh: Lempung

-          Lapisan Aquifuge, adalah lapisan yang tidak dapat menyimpan air. Contoh: granit, kuarsa.

6.      Danau

Danau atau dalam bahasa sunda biasanya disebut situ adalah sejumlah air (tawar atau asin) yang terakumulasi di suatu tempat yang cukup luas, yang dapat terjadi karena mencairnya gletser, aliran sungai, atau karena adanya mata air. Biasanya danau dapat dipakai sebagai sarana rekreasi, dan olahraga. Danau adalah cekungan besar di permukaan bumi yang digenangi oleh air bisa tawar ataupun asin yang seluruh cekungan tersebut dikelilingi oleh daratan.

Kebanyakan danau adalah air tawar dan juga banyak berada di belahan bumi utara pada ketinggian yang lebih atas. Sebuah danau periglasial adalah danau yang di salah satunya terbentuk lapisan es, "ice cap" atau gletser, es ini menutupi aliran air keluar danau.

Istilah danau juga digunakan untuk menggambarkan fenomena seperti Danau Eyre, di mana danau ini kering di banyak waktu dan hanya terisi pada saat musim hujan. Banyak danau adalah buatan dan sengaja dibangun untuk penyediaan tenaga listrik-hidro, rekreasi (berenang, selancar angin, dll), persediaan air, dll.

Finlandia dikenal sebagai "Tanah Seribu Danau" dan Minnesota dikenal sebagai "Tanah Sepuluh Ribu Danau". Great Lakes di Amerika Utara juga memiliki asal dari zaman es. Sekitar 60% danau dunia terletak di Kanada; ini dikarenakan sistem pengaliran kacau yang mendominasi negara ini.

Di bulan juga ada wilayah gelap berbasal, mirip mare bulan tetapi lebih kecil, yang disebut lacus (dari bahasa Latin yang berarti "danau"). Mereka diperkirakan oleh para astronom sebagai danau.

Berdasarkan proses terjadinya, danau dibedakan :

1.                  Danau tektonik yaitu danau yang terbentuk akibat penurunan muka bumi karena pergeseran / patahan

2.                  Danau vulkanik yaitu danau yang terbentuk akibat aktivitas vulkanisme / gunung berapi

3.                  Danau tektovulkanik yaitu danau yang terbentuk akibat percampuran aktivitas tektonisme dan vulkanisme

4.                  Danau bendungan alami yaitu danau yang terbentuk akibat lembah sungai terbendung oleh aliran lava saat erupsi terjadi

5.                  Danau karst yaitu danau yang terbentuk akibat pelarutan tanah kapur

6.                  Danau glasial yaitu danau yang terbentuk akibat mencairnya es / keringnya daerah es yang kemudian terisi air.

7.                  Danau buatan yaitu danau yang terbentuk akibat aktivitas manusia.

Gambar 5. Danau Patengan

7.    Cara penggunaan alat-alat Hidrometri

a. Pengukuran Arus

Current meter adalah alat untuk mengukur kecepatan arus, turbulensi. Cara kerja Current meter yaitu alat tersebut dimasukkan ke dalam air kemudian baling-balingnya akan berputar dan menunjukan indikator angka yang menunjukan kecepatan arus daerah tersebut.

  Gambar 6.  Current meter

b. Pengukuran kemiringan Aliran

                                                                                   

 

                Gambar 7.  Seperangkat waterpass, terdiri dari waerpass, tripod dan bak ukur atau rambu ukur               

Untuk mengukur kemiringan lereng menggunakan alat yaitu Waterpass. Cara kerja Waterpass yaitu pertama, pasang water pass di atas tripod, usahakan di tempat yang rata agar memudahkan pengukuran lalu pastikan waterpass itu sudah tegak dengan cara melihat indikator gelembung (apabila telah tepat berada di tegah maka memang telah rata). Lalu bidik bak ukur yang dipasang pada area aliran yang akan diukur. Bidik di dua tempat untuk mencari perbedaan ketinggian di dua tempat tersebut, maka akan ditemukan α nya.

c.  Pengukuran Kedalaman

            Alat yang digunakan adalah Sonar meter yaitu alat yang memancarkan gelombang yang akan dipantulkan oleh dasar danau yang kembali diterima oleh alat tersebut dan kemudian ditemukan kedalaman danau. Alat ini bisa juga digunakan untuk mengukur kedalaman sumur karena metode pengukuran yang sama.

d. Pengukuran Debit Mata Air

            Biasanya pengukuran debit mata air menggunakan metode dilution yaitu menginjeksikan garam pada saluran mata air tersebut, maka alat yang digunakan adalah EC meter.