hidrologi perkotaan

MINGGU 5
PEMAHAMAN DAN ANALISIS
HIDROLOGI PERKOTAAN
HIDROLOGI
PENGETAHUAN DASAR HIDROLOGI PERKOTAAN
–
Air Bumi
–
Siklus Air
–
Watershed (DAS)
–
Air Permukaan
–
Air Tanah
–
Lapisan air tanah dan Muka Air tanah
–
Kapasitas Reservoir Air Tanah
MASALAH HIDROLOGI PERKOTAAN
–
Peningkatan Run Off
–
Penurunan Resapan dan muka air tanah
–
Genangan/Banjir
STRATEGI PENGELOLAAN DAS
–
Koservasi Kapasitas Resapan
–
Penanggulangan banjir
PERENCANAAN DRAINASE PERKOTAAN
PENGELOLAAN AIR DALAM PERSIL (TAPAK BANGUNAN)
KEMBALI
AIR BUMI
• Pada dasarnya air di alam selalu tetap
•
•
jumlahnya (471.1 x 1015 Km2)
Yang terjadi hanyalah perubahan bentuk dan
tempatnya
Air muncul dalam berbagai variasi wujud dan
wadah:
– Wujud: air, es, embun, dan uap air,
– Wadah: laut, badan air daratan (sungai,
danau), rongga tanah, angkasa, makhluk
Wujud dan Wadah
Sumber Daya Air Bumi
Location
KEMBALI
Water Volume
Percentage of
Total Water
348.700 x 1015
97,2
Icecaps and glaciers
7,700 x 1015
2,15
Atmospher
34,1 x 1015
0,01
33 x 1015
0,009
Saline lakes and inlan seas
27,5 x 1015
0,008
Average in stream channels
0,3 x 1015
0,0001
Soil moisture
17,6 x 1015
0,005
Groundwater within depth of
half a mile
1,100 x 1015
0,31
Groundwater-deep lying
1,100 x 1015
0,31
Oceans
Fresh water lakes
Sumber: Diadaptasi dari Brian J Skinner, Earth Resources.
KEMBALI
SKEMA SIKLUS AIR
Atmosphere
3.4 x 1016 gal
2.6 x 1016 gal
GAMBARAN 3
DIMENSI
1.6 x 1016 gal
8.6 x 1016 gal
9.6 x 1016 gal
Lake & Rivers
6.1 x 10 15 gal
Runoff
9.8 x 10 16 gal
Oceans
3.49 x 1016 gal
Ground Water
2.2 x 10 16 gal
Baik melalui permukaan ataupun dalam tanah, air mengalir dari area yang lebih tinggi menuju area
yang lebih rendah. Area yang lebih tinggi disebut area tangkapan (recharge area) dan
mendapatkan air dari hujan. Sedangkan area yang lebih rendah disebut area buangan (dischrage
area). Biasanya di area tangkapan, muka air tanah terletak relatif dalam, sedangkan pada area
buangan air tanah relatif dangkal (mendekati muka tanah).
KEMBALI
SEBARAN AIR PADA LANSEKAP
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
rescaharge area
area mata air
jaringan sungai
tanah lembab
danau
laut
pola aliran air
tanah lokal
8. pola aliran air
tanah regional
Ke Siklus
DAS (WATERSHED)
DAS adalah: suatu daerah yang
dibatasi oleh igir-igir pegunungan
D A S atau
pemisah air (Water Devide),
mampu menampung curah hujan,



Watershed (DAS) adalah menyimpan,
area
dan mengalirkannya
batas pengaliran dari suatu
dalam satu sistem sungai, serta
sungai.
melepaskan melalui outlet tunggal.
Yaitu suatu daerah yang dibatasi
oleh igir-igir pegunungan
atau
 Bentuk DAS dapat
pemisah air (Water Devide),
dianalogikan sebagai lembaran
mampu menampung curah
hujan, menyimpan, dan daun dengan beberapa cabang
tulang daun yang berkumpul
mengalirkannya dalam satu
(bermuara) pada batang utama
sistem sungai, serta melepaskan
yang berfungsi sebagai
melalui outlet tunggal. ditengahnya
saluran akhir dari DAS tersebut (air
menetes dari pangkal batang daun)

DAS adalah ekosistem yang terdiri
dari sistem fisik dan sistem sosial
KEMBALI
Fisiografi dan sistem DAS
 DAS terbentuk oleh unsur
 morfologi (topografi, relief),
 morfokronologi (faktor waktu),
 morfogenesa (proses yang sedang berlangsung-termasuk
klimatologi, dan ketersusunan batuan),
 morfoarrangement (Ketersusunan atau posisi kawasan/daerah
terhadap bentangan daerah lain)
 karakter DAS ditentukan oleh morfometri DAS, koefisien Aliran,
dan faktor klimatologis.
 EKOSISTEM DAS TERDIRI DARI SISTEM SOSIAL DAN SISTEM ALAMI YANG
SALING BERINTERAKSI, INTERPENDENSI, INTERRELASI, DAN INTERAKSI
DAN TERMANIFESTASIKAN DALAM SISTEM INPUT-OUTPUT.
 Satu unit watershed dibatasi oleh dua punggung hukit (ridge) dan
dibelah oleh satu aliran utama.
Ke DAS
KEMBALI
UNIT DAS
 Satu watershed mungkin area dengan luasan
ribuan kilo meter dengan struktur utama
berupa sungai besar yang memiliki berbagai
cabang sungai kecil yang bermuara padanya,
 atau hanya berupa area kecil dalam satuan
puluan meter persegi yang terdiri dari satu parit
kecil.
 Dalam watersehed besar, beberapa sungai kecil
menyambung ke sungai besar dan membentuk
watersehed utama (main watershed).
 Contoh water sehed besar adalah bengawan
solo, brantas dsb.
Ke DAS
KEMBALI
KEMBALI
BENTUKAN DAS
Ke DAS
KEMBALI
SISTEM INPUT-OUTPUT
DALAM EKOSISTEM DAS
MASUKAN
•ALAMI
•Hujan
•Radiasi
•NON ALAMI
•Teknologi
•Modal
•SDM
EKOSISTEM DAS
KELUARAN
•HIDROLOGI:
•Degradasi
penutupan
lahan
•Hasil Air
(simpanan atau
banjir)
•Hasil Sedimen
•Degradasi Tanah
•Pencemaran udara
•Kesejahteraan
masyarakat
•PAD
penguapan, aliran,
pengangkutan,
sedimen dan unsur
hara, simpanan air
•GEOMORFOLOGI
Erosi, Longsor,
Pelapukan, Teknologi
•UDARA: aliran energi
•PEMDUDUK: Dinamika
Ke DAS
KEMBALI
POLA LIMPASAN
1.
Denritik (seperti cabang pohon):
daerah mempunyai struktur batuan
yang homogen
2.
Rectangular (cabang-cabang
aliran saling tegak lurus):
daerahnya mempunyai kekar-kekar
atau sesar-sesar yang memiliki
arah-arah tertentu
3.
Trellis (seperti sirip ikan):
daerahnya merupakan daerah
lipatan yang kuat atau lapisannya
miring dengan macam-macam
batuan (heterogen).
4.
Radial menyebar: daerah
gunung api (dome muda)
5.
Annular (aliran melingkar dan
menyebar ke segalka arah: dome
dewasa yang telah banyak
mengalami erosi.
6.
Multi basinal (aliran terputusputus): daerah karst dengan aliran
hanya pada waktu hujan.
KEMBALI
AIR TANAH
 Air tanah ada karena air bergerak ke dalam tanah dan
batuan.
 Berdasar asalnya, air tanah dibedakan dari 2 sumber:
air dari dalam bumi sendiri
air permukaan tanah (air hujan, sungai, danau)
 Air yang berasal dari dalam bumi sendiri terjadi secara
bersama-sama dengan batuannya; misalnya air yang
terjebak saat terbentuknya batuan endapan. Sedangkan
dari permukaan, air tanah berasal dari air hujan,
limpasan permukaan (sungai dan run off), danau, serta
badan air lain.
 Dari permukaan tanah, air masuk melalui proses yang
infiltrasi.
 Banyaknya air tanah yang terkandung tergantung
besarnya laju infiltrasi dan kapasitas tanah
KEMBALI
INFILTRASI
 Laju infiltrasi merupakan resultan dari gaya ke arah
bawah oleh gravitasi, gaya tahanan dari bawah oleh
tanah, serta gaya ke samping akibat adanya kemiringan.
 faktor utama yang penting adalah kemiringan dan
struktur tanah
 Semakin curam kemiringan tanah, kemungkinan
infiltrasi semakin kecil karena laju pergerakan kebawah
(resapan) terkurangi oleh laju ke samping.
 Jenis tanah yang memiliki cukup rongga dapat untuk
dimasuki air. Namun demikian, posisi bagian tanah ini
juga mempengaruhi kapasitas air tanah pada suatu
lahan
 Laju infiltrasi juga di pengaruhi oleh adanya hambatanhambatan aliran permukaan seperti topografi, tanaman,
dan bangunan. .
Ke air tanah
KEMBALI
JENIS TANAH
 Tidak semua tanah dapat memfasilitasi proses
infiltrasi dan mampu menyimpan air.
 Hanya pada tanah yang memiliki rongga
(porous) saja infiltrasi dapat terjadi.
 Tanah yang memiliki struktur porous (banyak
rongga-rongganya dan permeable) akan
memberikan peluang infiltrasi yang tinggi.
 Koefisien rembesan/infiltrasi tergantung dari
struktur dan tekstur tanah
Ke air tanah
KEMBALI
KOEFISIEN REMBESAN
Macam Tanah
Koefisien rembesan
(cm/detik)
Pasir yang mengandung
lempung (lanau)
10 –2 sampai 5 X 10 -3
Pasir halus
5 X 10 –2 sampai 5 X 10 -3
Pasir kelanauan
5 X 10 –3 sampai 5 X 10 –4
Lanau
5 X 10 –4 sampai 5 X 10 –5
lempung
5 X 10 –6 sampai 5 X 10 -9
Ke air tanah
KEMBALI
KAPASITAS RESERVOIR
 Meskipun suatu lahan memiliki permeabilitas tinggi, tidak
semua air dapat meresap.
 Pada suatu saat terjadi suatu kondisi yang disebut
dengan laju infiltrasi maksimum. Yaitu kemampuan
maksimal tanah untuk meresapkan air hujan yang ada
di atasnya.
 Batas maksimal ini terjadi pada saat rongga-rongga di
dalam tanah sudah terisi penuh oleh air, atau yang
sering disebut dengan jenuh. Kapasitas infiltrasi tanah
ditentukan oleh kondisi porositas tanah dan tebalnya
lapisan tanah yang porous tersebut. Kapasitas air tanah
diselidiki oleh ahli hidrogeologi.
Ke air tanah
KEMBALI
KAPASITAS INFILTRASI
Sedangkan laju infiltrasi yang terjadi pada
waktu tertentu sebelum tercapai kondisi
jenuh disebut dengan laju infiltrasi aktual
(ac).
Laju infiltrasi maksimum juga disebut
sebagai kapasitas infiltrasi (fc). Untuk
suatu area dengan curah hujan tertentu (i),
Jika I<fc; maka fac<fc
Jika I>/= fc; maka fac </= fc.
Ke air tanah
KEMBALI
LAPISAN AIR TANAH
 Bagian tanah yang dapat di masuki/dilalui air disebut sebagai
lapisan tanah yang permeable, yaitu yang disebut sebagai
lapisan aquifer. Di tempat inilah air tanah disimpan.
 Berkait dengan air tanag, pelapisan geologi dapat di bedakan
menjadi:
Aquifer (lapisan pembawa air): lapisan, formasi atau kelompok
formasi satuan geologi yang memiliki permeabilitas tinggi sehingga
dapat menyimpan dan mengalirkan air tanah dalam jumlah besar
 Aquitard (lapisan kedap air): lapisan, formasi atau kelompok formasi
satuan geologi yang memiliki permeable rendah yang hanya dapat
menyimpan air tanah tetapi tidak dapat mengalirkannya
Aquiclude (lapisan kebal air): lapisan, formasi atau
kelompok formasi satuan geologi yang impermeable, sama sekali tidak
mengandung air
 Kondisi alami dan distribusi aquifer, aquitard dan aquiclude
dalam sistem geologi ditentukan oleh lithologi, stratigrafi, dan
struktur dari material simpanan geologi dan formasinya.
Ke air tanah
KEMBALI
LAPISAN AKUIFER
Catcment Area
Potentiometric surface
Artesis
Shallow
Unconfined aquifer
Confined aquifer
Daerah-daerah yang banyak terdapat lapisan pembawa air (aquifer) adalah:
• daerah dataran banjir
• lembah-lembah mati
• dataran pantai
• dataran/lembah antar gunung
• daerah batu gamping yang banyak rekahan
• daerah bahan organik (mis: gambut)
Ke air tanah
KEMBALI
MUKA AIR TANAH
 Aquifer tak tertekan dan setengah tak tertekan memiliki peluang untuk
mendapatkan asupan air secara langsung dari permukaan tanah karena
tidak adanya lapisan kedap air di atas lapisan ini.
 Relief bagian atas dari lapisan ini, atau yang disebut dengan muka air
tanah, secara garis besar akan mengikuti/terefleksikan oleh topografi bila
tidak ada perbedaan asupan maupun pengambilan di seluruh lahan.
 Namun bila terdapat asupan atau pengambilan air tanah, kedalaman muka
air tanah akan menjadi bervariasi.
 Pada bagian lahan yang banyak terjadi resapan air (misalnya tanah
permeable dengan pepohonan rapat), muka air tanah akan menjadi
dangkal.
 Bahkan pada suatu area lahan dengan elevasi rendah atau pada area
lembah, muka air tanah dapat saja muncul ke permukaan, sejajar dengan
muka air pada badan air seperti sungai, danau atau air tergenang. Hal ini
menandakan bahwa pada tempat tersebut tanah dalam kondisi jenuh.
 Kebalikanya, muka air tanah akan turun bila terjadi pengambilan yang
berlebihan.
Ke air tanah
KEMBALI
PENINGKATAN LIMPASAN
perubahan pola penggunaan lahan
memiliki pengaruh langsung pola
distribusi air pada lahan
wadah/containernya. Besarnya area
terbangun, pola penutupan lahan
(paving, aspal, atau vegetasi)
mempengaruhi koefisien run off (C).
Perubahan hidrologi perkotaan Los Angeles, Lyle, 1985
Ke masalah
KEMBALI
KOEFISIEN RUN OFF
Q = CiA
metode rasional dari Mulvaney (1850)
Q = debit (m3/detik)
C = koefisien limpasan empiris
(limpasan/cuhar hujan)
i = intensitas curah hujan maksimum
rata-rata (mm/jam)
A = luas area limpasan/DAS (m2)
TABEL NILAI C
Setiap kemiringan dan jenis penutupan memberikan Koefien Run
off yang berbeda
Modifikasi guna lahan dan penutupan tanah, serta drainase
perkotaan merubah nilai tersebut
Contoh:
Pada tapak terdapat
1,6 m2 permukaan aspal
3,0 m2 halaman
rumput pada
lempung
1,6 m2 atap
6,2 m2 Luas total
C=
(0,9x1,6)+(1,26x3,0)+(0,95x1,6)
= 1,44 + 0,78 + 1,52
= 0,60
1. klasifikasikanlahan berdasar kemiringan dan jenis
tanah
2. hitung luasan perbagian klasifikasi lahan
3. perhitungkan juga penutupan atap
Berdasar data tersebut, perhitungkan kembali anga C
adalah:
C = C1 A1 + …. CnAn
A
Ke masalah
KEMBALI
TABEL KOEFISIEN RUN OFF
Kondisi permukaan
Koefisien run off untuk jangka waktu rancangan*
< 10 tahun
25 tahun
100 tahun
Jalan, jalur kendaraan, pedestrian
Aspal
Semen
0.82
0.88
0.90
0.95
0.95
0.98
Atap
0.86
0.95
0.98
Halaman rumput pada tanah berpasir
<2 %
2-7%
> 7%
0.10
0.14
0.20
0.12
0.16
0.24
0.14
0.18
0.26
Halaman rumput pada tanah lempung
<2 %
2-7%
> 7%
0.22
0.24
0.33
0.26
0.28
0.37
0.28
0.30
0.41
Padang rumput pada pasir
<2 %
2-7%
> 7%
0.14
0.22
0.32
0.16
0.24
0.36
0.18
0.27
0.40
Padang rumput pada lempung
<2 %
2-7%
> 7%
0.32
0.42
0.52
0.35
0.46
0.58
0.40
0.52
0.64
Lahan berpohon besar pada pasir
<2 %
2-7%
> 7%
0.12
0.21
0.30
0.13
0.22
0.33
0.14
0.25
0.37
Lahan berpohon besar pada lempung
<2 %
2-7%
> 7%
*) jangka waktu rancangan
di tentukan berdasar
pertimbangan nilai ekonomi
proyek. Rumah atau proyekproyek untuk pelayanan
darurat harus memiliki
jangka waktu yang panjang,
sedangkan untuk proyek
komersial bisa lebih pendek
tergantung dari kelayakan
BEP nya.
Ke masalah