BAB 2. SIKLUS HIDROLOGI

2.1. DefinisiHidrologi adalah ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan curah hujan dan aliran permukaan (run-off)Evaporasi / penguapan air dari permukaan sungai dan samudera dan presipitasi /pengendapannya pada bumi dikenal sebagai siklus hidrologiDistribusi presipitasi di permukaan bumi dan di dalam bumi dapat dihitung dengan bantuan pertimbangan aspek hidrologi.

Air yang diuapkan berasal dari tumbuhan, sungai, samudra, dan terbawa udara dalam bentuk uap yang disebut awan (clauds).Bila uap air di udara didinginkan dibawah suhu titik embun (dew point temperature), maka akan jatuh ke bumi dalam bentuk hujan atau salju tergantung suhu atmosfer.Evaporasi (penguapan) dan presipitasi adalah proses kontinyu alamiah dan merupakan hukum alam sumber energi yang terus-menerus terjadi sepanjang tahun (abadi). Proses evaporasi dan presipitasi seperti gbr.2.1

Gbr.2.1 Siklus Hidrologi

Sekitar 396 juta m3 air menguap ke udara tiap tahun, terbesar dari samudera sekitar 333 juta m3. Sebanyak 62 juta m3 kubik menguap dari daratan, danau, sungai dan tanah lembab dan dari permukaan daun tetumbuhan hidup. Proses ini disebut evapotranspirasi (evaporasi dan transpirasi). Dari air yang menguap ke atmosfir, sebagian besar 296 juta m3 langsung jatuh kembali ke samudera.

Sebanyak 38 juta m3 lainnya jatuh ke tanah, tetapi mengalir ke sungai besar dan kecil dan dikembalikan ke samudera dalam hitungan hari, atau paling lambat dalam beberapa pekan. Sisanya yang sebanyak 62 juta m3 meresap ke dalam tanah dan ikut ambil bagian dalam proses kehidupan tumbuhan dan binatang.

Seluruh siklus air di bumi ini disebut siklus hidrologi. Siklus ini berimbang antara segala yang naik dan segala yang turun ke bumi.Dalam skala kecil (daerah) kadang tidak berimbang antara air yang menguap dan air yang turun ke bumi, sehingga tidak berlaku sama untuk setiap daerah

Penguapan terbesar terjadi di katulistiwa, karena energi matahari terbanyak mengenai daerah ini. Tetapi awan tebal lebih sering terdapat di atas katulistiwa daripada di kebanyakan daerah lain; awan ini mengurangi penyinaran yang mencapai permukaan bumi. Lebih ke utara dan ke selatan, angin kencang menghembuskan uap air lebih banyak dari angin katulistiwa yang termasuk tenang.

Angin mempunyai peran yang menentukan. Angin kering yang panas menyerap lebih banyak uap air dari angin hangat yang terdapat di daerah beriklim sedang. Laju penguapan tertinggi di bumi di Laut Merah dan Teluk Persia, di garis lintang utara 15 dan 30o. Terik yang luar biasa dari matahari memanaskan reservoir air yang besar ini, memaksa keluarnya tidak kurang 3,5 kilo m3 air Laut Merah tiap tahun.

Laju penguapan lebih banyak lagi perbedaannya di darat; di situ permukaan air terbuka tidak banyak, dan perbedaan tingkat dalam suhu dan angin lebih besar. Di beberapa gurun ada tempat yang mempunyai laju penguapan nol, karena memang di tempat-tempat tersebut tidak ada apa-apa yang dapat diuapkan

Curah hujan diukur dengan rain gaugePengukuran aliran permukaan / run-off ( aliran air pada bumi seperti aliran sungai) penting untuk estimasi potensi PLTA. Run-off dihitung setelah pemotongan rugi-rugi dari curah hujan. Estimasi rugi-rugi sangat sulit, karena faktor penyumbang rugi-rugi banyak dan tidak tetap.

Pola curah hujan, bentuk, ukuran dan sifat daerah tangkapan air , vegetasi, geologi dari daerah tangkapan air dan kondisi cuaca adalah faktor pengontrol aliran permukaan.Dibutuhkan data aliran permukaan 20 s.d 30 tahun terakhir untuk pembangunan PLTA

2.2. Hidrograf Representasi run-off fungsi waktu (hari, bulan , tahun) dikenal sebagai hidrograf (hydrograph). Hidrograf berbasis hari menggambarkan periode banjir di bulan itu. Hidrograf berbasis bulan menggambarkan periode kering di tahun itu, juga menentukan periode berapa air yang dapat dikumpulkan dan digunakan sepanjang periode kering tahun tsb.(gbr.2.2)

Gbr.2.2 Hidrograf berbasis hari, bulan dan tahun

Hidrograf (lanjutan)

Data dari sebarantahun juga menunjukkan tahun- tahun kering dan tahun paling banjirLebih jauh informasi ini sangat penting untuk penentuan lokasi dan ukuran PLTA.Data run-off juga dapat ditampilkan antara rata-rata aliran pencatatan tahunan dengan aliran di tahun tertentu, seperti gbr.2.3.

Gbr.2.3 Hidrograf antara nilai aliran rata-rata dan aliran harian tahun tertentu

2.3. Kurva Durasi AliranKurva durasi aliran menggambarkan run-off (dari hidrograf) dengan persentase waktu, seperti gbr. 2.4Untuk aliran tersedia 100 % periode waktu berarti adalah debit minimal yang tersedia sepanjang tahun (pada kondisi kering sekalipun), dan untuk debit aliran yang makin besar maka persetase ketersediannya akan makin kecil.

Gbr.2.4 Kurva durasi aliran