Semua air yang terdapat di bumi digolongkan ke dalam lapisan air atau hidrosfer. Letak air dapat di dalam tanah, permukaan tanah, atapun di atmosfer. Diperkirakan hamper ¾ muka bumi tertutup air. Ilmu yang membahas tentang hidrosfer disebut hiirrologi, atau lebih lenhkapnya Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari air dalam segala bentuknya (cair,padat, dan gas) pada, dalam, dan di atas permukaan tanah. Termasuk di kimianya adalah penyebaran daur dan perilakunya, sifat-sifat fisika dan kimianya serta hubungannya dengan unsur-unsur hidup di dalam air itu sendiri (Chay Asdak, Hidrologi dan Pengelolaan DAS, hal, 2002).
A. PROSES SIKLUS HIDROLOGI
Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 km3 air yang berdiri dari 97,5% adalah air laut,
1,75% berbentuk es dan 0,73% berada di daratan sebagai air sungai, danau, air tanah dan
sebagainya. Hanya 0,001% berbentuk uap air di udara.
Volume air di muka bumi jumlahnya tidak akan habis. Namun demikian, karena adanya
proses-proses alam, maka bentuknya bias berubah dan bias berpindah tempat. Siklus hidrologi
bukan hanya siklus air, tetapi juga siklus energi.
Siklus hidrologi berawal dari pemanasan air, baik yang berada di darat maupun di laut, dan
tumbuh-tumbuhan oleh sinar matahari. Akibat dari pemanasan tersebut terjadilah evaporasi
(penguapan) dari air laut dan darat dan dari penguapan tumbuh-tumbuhan (transpirasi). Gabungan
dari keduanya disebut sebagai evapotranspirasi.
Uap air hasil penguapan tersebut naik ke atmosfer menjadi awan. Pada ketinggian tertentu
awan akan mengalami pendinginan (kondensasi). Jika kandungan uap airnya mencapai tiitk jenuh,
maka akan jatuh ke permukaan bumi (presipitasi) sebagai hujan, salju, es, atau embun.
Sebagian air hujan yang mencapai tanah akan memasuki lapisan tanah (infiltrasi), sebagian
lagi akan mengalir di permukaan (run off), yang kemudian terkumpul dalam saluran yang dikenal
sebagai sungai.
Air yang menebus permukaan tanah, mengalir menjadi aliran air permukaan (preatis) da nada
yang menjadi air tanah dalam ( artesis). Di beberapa tempat aliran bahwa permukaan akan ke luar
permukaan bumi menjadi mata air. Siklus hidrologi akan mencapai tingkat kompleksitas yang
tinggi jika semua berjalan dengan natural. Ada beberapa daerah di wilayah Indonesia yang
mempunya siklus hidrologi komplek. Oleh karena itu, dikenal ada sikuls kecil, siklus sedang, dan
siklus besar.
Gambar 1.1. Siklus Air (The Hydrologic cycle)
B. MACAM-MACAM SIKLUS HIDROLOG
Macam-Macam dan Tahapan Proses Siklus Hidrologi :
A. Siklus Pendek / Siklus Kecil
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi dan pembentukan awan
3. Turun hujan di permukaan laut
B. Siklus Sedang
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Terjadi kondensasi
3. Uap bergerak oleh tiupan angin ke darat
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan di permukaan daratan
6. Air mengalir di sungai menuju laut kembali
C. Siklus Panjang / Siklus Besar
1. Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
2. Uap air mengalami sublimasi
3. Pembentukan awan yang mengandung kristal es
4. Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
5. Pembentukan awan
6. Turun salju
7. Pembentukan gletser
8. Gletser mencair membentuk aliran sungai
9. Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut
D. PERAIRAN DARAT
Perairan darat merupakan bagian dari hidrosfer. Perairan darat terdiri dari perairan yang terdapat di permukaan bumi dan di bawah permukaan bumi. Dengan adanya sklus hidrologi, air daratan maupun laut dapat naik ke atmosfer dalam wujud uap air karena adanya pemanasan matahari, kemudia jatuh sebagai hujan di atas daratan dan laut. Di daratan, air hujan tersebut akan dapat mengalami tiga hal, yaitu: menggenang, mengalir, dan meresap. Dengan demikian, air permukaan dapat dibedakan anatar lain sebgai berikut.
1. Air Permukaan
Air permukaan terdiri dari sungai, danau, dan rawa.
a. Sungai
Sungai adalah air tawar yang bergerak melalui saluran alami yang kedua pinggirnya
dibatasi oleh tanggull sungai dan bermuara ke laut, danau, atau sungai lain (sungai
induk). Beberapa istilah penting yang perlu kita ketahui yaitu alur sungai, daerah aliran
sungai, rezim sungai, hilir sungai, hulu sungai, muara ssungai, mata air, dan debit
sungai.
1) Menurut genetiknya, sungai dapat dibedakan atas:
• Sungai konsekwen, yaitu sungai yang arah alirannya searah dengan kemiringan lereng
sungai (K)
• Sungai subsekwen, sungai yang aliran airnya tegak lurus terhadap sungai konsekwen
(S)
• Sungai obsekwen, yaitu anak sungai subsekwen yang aliran airnya berlawanan arah
dengan sungai konsekwen (O).
• Sungai insekwen, yaitu sungai yang arah alirannya tidak teratur dan terikat oleh lereng
daratan (i).
• Sungai resekwen, yaitu anak sungai subsekwen yang arah aliran airnya sejajar dengan
sungai konsekwen . Lihat gambar 2 di babwah ini.
2) Menurut tipenya, sungai dibedakan atas:
Sungai epigenesa dan anteseden.
3) Menurut sumber airnya, sungai dapat dibedakan atas:
Sungai hujan, sungai gletser, dan sungai campuran.
4) Berdasarkan keadaan airnya sepanjang tahun, sungai dapat dibedakan atas:
Sungai permanen, sungai periodik, dan sungai episodic.
b. Danau
Danau adalah cekungan luas di muka bumi yang dibatasi oleh daratan dan terisi oleh
air. Air danau berasal dari air hujan, air sungai, air tanah, atau mata air. Air danau
dapat berkurang karena adanya penguapan, perembesan ke dalam tanah, dan adanya
aliran ke luar oleh sungai. Penguapan dan pengembunan biasanya berimbang, kecuali
di daerah yang sangat lembab atau sangat kering.
Secara morfologis (dengan pendekatan cara terjadinya), danau dapat diklasifikasikan
menjadi danau tektonik, danau vulkanik, danau tektovulkanik, danau bendungan,
danau karst, danau glasial, dan danau buatan. Danau bermanfaat bagi kehidupan
manusia, antara lain sebagai sumber air bersih, tempat berternak ikan, sarana olah raga,
tempat rekreasi, pembangkit listrik, dan konservasi air.
c. Rawa
Rawa merupakan genangan air di daratan sebagai akibat letaknya yang lebih rendah
dari daerah sekitarnya. Hal ini menyebabkan airnya tidak dapat mengalir ke luar dan
akan terakumulasi di tempat tersebut dan tanah di dasar rawa akan jenuh air.
Di pulau Jawa, ukuran rawa biasanya tidak luas, tapi di Kalimantan, Papua (Irian Jaya),
dan Sumatera bagian Timur, rawa-rawa mempunyai ukuran yang luas. Kedalaman air
rawa biasanya dangkal sehingga belum menunjukkan adanya perbedaan suhu. Air rawa
biasanya asam sehingga tumbuh-tumbuhan yang tahan asam dapat hidup di daerah ini.
Sehingga besar di daerah rawa merupakan tanah gambur.
Berdasarkan pergantian air, rawa dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1) Rawa yang tidak mengalami pergantian air (air tidak mengalir). Air rawa seperti ini
biasanya asam, warna air agak kemerahan dan kurang cocok untuk perikanan.
Rawa yang mengalami pergantian air. Air rawa ini mengalami pergantian karena adanya
pasang surut. Artinya tidak begitu asam. Baik untuk pertanian dan perikanan.
2. Air Tanah
Merupakan air yang terdapat pada ruang antar butir batuan atau celah-celah batuan. Letak
air tanah dapat mencapai beberapa puluh bahkan beberapa ratusan meter di bawah
permukaan bumi. Lapisan batuan ada yang lolos air (permeable) dan ada yang tidak lolos
/kedap air (impermeable).
a. Macam air tanah
Menurut letaknya, air tanah dapat dibedakan atas: air tanah dangkal (air tanah preatik),
yaitu air tanah yang terdapat di atas lapisan kedap air yang paling dekat dengan permukaan
bumi, dan air tanah (air tanha artesis), yaitu air tanah yang terdapat pada lapisan lolos air,
terletak diantara dua lapisan batuan kedap air.
Air tanha jenis ini memungkinkan terjadinya sumber air artesis, manakala ia dapat muncul
sebagai mata air dengan tekanan cukup yinggi.
Menurut asal airnya, air tanah dapat dibedakan atas: air tanah yang berasal dari atmosfer
(air meteorik), yaitu air tanah yang berasal dari serapan presipitasi baik dari hujan maupun
salju; dan air tanah yang berasal dari dalam bumi, misalnya:
1. Air tanah turbir ( air tanha yang tersimpan di batuan sedimen)
2. Air tanah juvenile (air tanah yang berasal dari air yang naik dari magma bila gas-gasnya
dibebaskan melalui mata air)
b. Potensi air tanah
Di daerha endapan, aur tanah pada umumnya berupa air payau, kecuali di daerah bentukan
endapan sungai, seperti delta, tanggul sungai dan tanggul pantai, airnya berasa tawar. Air
tanah bergerak secara lamban baik vertical maupun horizontal, air tanah bergerak rata-rata
2 meter per hari. Pada lapisan batuan padas akan bergerak lebih lambat sekitar 15 meter
per tahun. Di daerah pantai, sering ditemukan kantong-kantong air tawar di antara serapan
air asin. Kantong air tawar ini ada karena air hujan yang jatuh di atas wilayah ini mengalami
perembesan kea rah bawah (infiltarsi dan perkolasi) dan akhirnya akan terakumulasi air
yang sangat besar. lihat gambar di bawah ini.
Gambar 1.7. Kantong Air
Gambar 1.8. Penampang lapisan tanah dan batuan yang memperlihatkan sebaran air.
Kebanyakan air terdapat pada lapisan permukaan di dalam batuan yang dangkal.
c. Wilayah air tanah
Secara vertikal di dalam bumi terdapat sebagai wilayah air tanah, yaitu. Litah gamabar di
bawah ini
Gambar 1.9. Wilayah air tanah.
1) Wilayah yang masih dipengaruhi oleh udara luar.
Pada bagian ini terdapat lapisan tanha yang mengandung air, yang dimanfaatkan oleh
tanaman. Bila lapisan ini telah jenuh, maka kondisi ini akan disebut sebagai tanah jenuh
air (field capacity). Karena adanya gaya berat, maka zona ini akan bergerak turun.
Air yang bergerak bebas karena gravitasi ini disebut air bebas, yang satuannya dinyatakan
dalam persen volume air. Sedangkan air yang tidak bebas, karena terdapat butir-butir
batuan, disebut kemampuan menahan air (hoding capacity.
2) Wilayah jenuh air
Wilayah jenuh air mengacu pada kedalaman air tanah, yang dapat diamati dari beberapa
sumur. Kedalaman wilayah jenuh air sangat ditentukan oleh kondisi dan jenis batuan.
3) Wilayah kapiler air
Wilayah kapiler air merupakan antara wilayah terpengaruh udara dengan wilayah jenuh
air. Air tanahnya diperoleh dari proses kapilarisasi (perambatan kea rah atas).
4) Wilayah air dalam
Wilayah air dalam terdapat di dalam batuan, dan biasanya terletak di antara dua lapisan
kedap air. Sungai dan air tanah mempunyai hubungan yang sagat erat. Misalnya, sebagai
besar air sungai berasal dari air tanah. Dan sebaliknya, ada air tanah yang berasal dari
rembesan air sungai.
5) Mata air
Air tanah, seperti sifat air yang lainnya, selalu bergerak menuju tempat yang lebih rendah,
dan pada titik atau celah tertentu dapat mucul di permukaan bumi sebagai mata air. Mata
air dapat merupakan titik awal suatu sungai atau danau. Perhatikan penampang perlapisan
batuan dan kondisi yang diperlukan untuk terjadinya sumur artesis.
Gambar 1.10. Penampang lapisan batuan
E. PERAIRAN DARAT
Dalam mempelajari perairan darat tidak dapat dilepaskan dari mempelajari Daerah Aliran
Sungai (DAS). Hal ini karena perairan darat sebagian besar menempati suatu DAS. Bentuk
maupun ukuran DAS yang satu dengan lainnya berbeda-beda. Sehingga terbentuklah
macam-macam pola aliran sungai yang akhirnya membentuk suatu system yang
dinamakan Daerah Aliran Sungai (DAS). Maka pengertian DAS adalah suatu wilayah
daratan yang secara topografik dibatasi oleh punggung-punggung yang menampung dan
menyimpan air hujan untuk kemudian menyalurkannya ke lalut melalui sungai utama.
Wilayah daratan tersebut disebut dinamakan Daerah Tanggapan Air (DTA) atau catchment
area. Makin besar DAS, makin besar pula daya tempungnya. Contohnya adalah DAS
Ciliwung.
Sebuah pulau terdiri atas beberapa daerah aliran sungai. Hujan yang turun di atas sebuah
DAS, sebagian akan meresap ke dalam tanah dan sebagian lagi mengalir ke sungai-sungai.
Kelestarian sebuah sungai juga ditentukan oleh kelestarian daerah aliran sungainya. Pada
DAS yang gundul dan tidak berhutan, air hujan yang meresap ke dalam tanah sangat
sedikit. Akibatnya sungai itu kering pada msim kemarau. Selain itu, DAS yang gundul
mengakibatkan erosi. Hasil erosi akan masuk ke sungai0sungai dan mengakibatkan sungai
menjadi dangkal. Sungai yang dangkal, daya tamping airnya berkurang sehingga
mengakibatkan banjir. Oleh sebab itu, mengingat pentingnya manfaat sungai, maka DAS
harus dijaga kelestariannya. Salah satu diantaranya ialah dengan menjaga agar hutan di
DAS tidak dirusak.
a. Pola Aliran Sungai dan Daerah Aliran Sungai
Tipe sungai mempunyai pola aliran tersendiri. Ada beberapa tipe pola aliran sungai,
diantaranya sebagai berikut.
1. Pola aliran radial
Yaitu sungai-sungai yang mengalir dengan memiliki pola menjahui atau keluar dari
sebuah dome (pegunungan kubah) ataupun cekungan. Jika menjauhi puncak dome
disebut sebagai pola aliran radial sentrifugal. Jika menuju daerah cekungan diseut
sebagai radial sentripetal.
2. Pola aliran dendritik
Pola aliran sungai berbentuk seperti akar pohon dengan cabang-cabangnya. Sebuah
sungai induk mendapat aliran dari sejumlah anak sungainya.
3. Pola aliran trellis
Pola aliran sungai yang merupakan kombinasi dari sungai konsekwen, resekwen,
dan obsekwen, di mana sungai mengalir sepanjang lembah dari suatu bentukan
antiklin dan sinklin yang parallel.
4. Pola aliran anural
pola lairan sungai yang membentuk lingkaran dan melewati batuan induk, karena
daearhnya telah mencapai stadium dewasa.
5. Pola aliran pinnate
Pola aliran sungai yang anak-anak sungainya membentuk sudut-sudut lancip
dengan sungai induknya.
6. Pola aliran rektanguler
Pola aliran sungai yang aliran-alirannya melalui daerah patahan, baik patahan sejati
maupun joint.
Gambar 1.11. Beberapa aliran sungai (a)pola radial sentrifugal (b) pola radial sentripental (c)
pola dentritik € pola anural (f) pola rectangular (h) pola paralel
F. Banjir
Bencana alam banjir dan kekeringan yang silih berganti yang terjadi di suatu
wilayah atau daerah merupakan salah satu dampak negatif kegiatan manusia pada
suatu DAS. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa kegiatan manusia menyebabkan
DAS gagal menjalankan fungsinya sebagai penampung air hujan, penyimpanan,
dan pendistribusian air tersebut ke saluran-saluran atau sungai.