ASAL AIR

Kehidupan makhluk hidup tidak terlepas akan air, karena air merupakan faktor utama dalam metabolisme. Air untuk tanaman berguna sebagai pelarut unsur hara, media transportasi hara dalam tanah dan mempertahankan turgor dalam proses transportasi dan fotosintesa, sehingga ketersediaan air merupakan faktor penghambat pertumbuhan tanaman. Peningkatan produksi pertanian perlu usaha peningkatan ketersediaan air bagi tanaman, ketersediaan air dipengaruhi siklus air di bumi (siklus air dipelajari dalam hidrologi).

Masalah mempertanyakan darimana asal air yang berada di mata air, sungai, danau dan lainnya telah coba dijawab oleh : Hommer (1000 SM), Thales (650 SM), Aristoteles (483 SM), Plato (427 SM) kesemuanya belum dapat secara jelas menunjukkan hubungan antara satu kejadian dengan kejadian lainnya.

Anggapan bahwa air di mata air dan sungai berasal dari air hujan, dibantah karena dua alasan:

1. Air hujan tidak cukup banyak

2. Permukaan bumi sangat kedap air (impervious), yang tidak memungkinkan air merembes ke dalam tanah.

Saat ini kita hanya bisa beranggapan, bahwa sebenarnya air itu berasal dari reservoir bawah tanah yang abadi/air tanah (huge inexhaustible subterranean reservoir) .

KETERSEDIAAN AIR DI BUMI

Pada saat sekarang ini keseimbangan air dirasakan sangatlah tidak seimbang karena diakibatkan oleh penggunaan konsumtif air yang berlebihan daripada kebutuhan misalnya dalam penggunaan air dalam bidang industri.  Menurut Ir. CD.Soemarto, B.I.E. Dipl.H dalam bukunya yang berjudul HIDROLOGI TEKNIK besarnya jumlah air yang ada dimuka planit bumi ini ( diatmosfir, di atas permukaan tanah dan dibawah permukaan tanah) adalah sebanyak 1.400 x 106 km3 atau 1.400 x 1015 m3.  Dalam jumlah tersebut sebagian besar merupakan air laut (air asin) seperti terlihat pada prosentasi-prosentasi yang tertera berikut ini:

97 %        berupa air laut (air asin)

3 %          berupa air tawar

Pembagian air tawar yang hanya 3 % dari jumlah air di atas planet bumi ini adalah seperti berikut :

75 %        terdapat dikutub berupa salju, es dan gletser (penutup kutub atau polar cap).

24 %        berupa air tanah (di daerah jenuh yang terletak di bawahpermukaan air tanah.

0,3 %       terdapat di danau-danau yang tersebar di atas bumi, misalnya di benua Asia, Eropa, Amerika, Afrika dan Australia.

0,065 %   sebagai butir-butir air atau lengas tanah (soil moisture) yang terdapat di daerah tak jenuh (antara permukaan tanah dan permukaan air tanah).

0,035 %   ada di atmosfir berupa awan, kabut, embun, hujan dan lain-lain.

0,03 %     berupa air hujan.

Dari prosentasi-prosentasi tersebut diatas terlihatlah bahwa jumlah air tawar yang segera dapat dipergunakan oleh manusia (air danau dan air sungai) sangat terbatas, oleh karenanya kita harus dapat manfaatkan dengan sebaik-baiknya.

Sumber : Subramanya (1984), Engineering Hydrology

Dilihat dari prosentase ketersediaan air di bumi yang dikemukakan oleh para ahli ini menunjukkan bahwa Ketersediaan air dunia/ bumi saat ini sudah dalam kondisi genting. Artinya lebih dari sekedar merisaukan atau memprihatinkan. Tanda-tanda ke arah itu memang sudah terlihat dari banyaknya peristiwa bencana seperti banjir dan longsor hingga kekeringan.

SIKLUS AIR

Siklus air atau lebih dikenal sebagai siklus hidrologi adalah gerakan air laut ke udara, yang kemudian jatuh ke permukaan tanah lagi sebagai hujan atau bentuk presipitasi lain, dan akhirnya mengalir ke laut kembali.  Menurut Robert J. Kodoatie siklus hidrologi merupakan konsep dasar tentang keseimbangan air secara global dan juga menunjukkan semua hal yang behubungan dengan air. Susunan secara siklis peristiwa tersebut sebenarnya tidaklah sesederhana yang kita gambarkan.

Yang pertama daur tersebut dapat merupakan daur pendek, yaitu misalnya hujan yang jatuh di laut, danau atau sungai yang segera dapat mengalir kembali ke laut.

Kedua, tidak adanya keseragaman waktu yang diperlukan oleh suatu daur.  Pada musim kemarau kelihatannya daur berhenti sedangkan di musim hujan berjalan kembali.

Ketiga, intensitas dan frekwensi daur tergantung pada keadaan geografi dan iklim, yang mana hal ini merupakan akibat adanya matahari yang berubah-ubah letaknya terhadap meridian bumi sepanjang tahun.

Keempat, berbagai bagian daur dapat menjadi sangat kompleks, sehingga kita hanya dapat mengamati bgian akhirnya saja dari suatu hujan yang jatuh di atas permukaan tanah dan kemudian mencari jalannya untuk kembali ke laut,

Pengertian akan Siklus Hidrologi tersebut dapat diartikan secara singkat yaitu SIRKULASI AIR yang tidak pernah berhenti dari ATMOSFER ke BUMI dan kembali ke ATMOSFIR melalui KONDENSASI, PRESIPITASI, EVAPORASI dan TRANSPIRASI, Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

  • Evaporasi / transpirasi – Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
  • Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah – Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
  • Air Permukaan – Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

Siklus Hidrologi

Meskipun konsep daur hidrologi itu telah disederhanakan , namun masih dapat membantu memberikan gambaran mengenai proses-proses penting dalam daur tersebut yang harus dimengerti oleh para ahli hidrologi. Air laut yang menguap karena adanya radiasi matahari, dan awan yang terjadi oleh uap air, bergerak di atas daratan berhubung didesak oleh angin.  Presipitasi karena adanya tabrakan antara butir-butir uap air akibat desakan angin, dapat berbentuk hujan atau salju yang jatuh ke tanah yang membentuk limpasan (run off) yang mengalir kembali ke laut.  Beberapa diantaranya masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan bergerak terus ke bawah (perkolasi) ke daerah jenuh (saturated zone) yang terdapat di bawah permukan air tanah atau permukaan phreatik.  Air dalam daerah ini bergerak perlahan-lahan melewati akuifer masuk ke sungai atau kadang-kadang langsung ke laut.

Air yang merembes ke dalam tanah (infiltrasi) memberi hidup kepada tumbuh-tumbuhan dan beberapa diantaranya naik ke atas lewat akar dan batangnya, sehingga terjadi transpirasi, yaitu evaporasi (penguapan) lewat tumbuh-tumbuhan melalui bagian bawah daun (stomata).Air yang tertahan di permukaan tanah (surface detention) sebagian diuapkan dan sebagian besar mengalir masuk ke sungai-sungai kecil dan mengalir sebagai limpasan permukaan (surface run off) ke dalam palung sungai.Permukaan sungai dan danau juga mengalami penguapan (evaporasi), sehingga masih ada air yang dipindahkan menjadi uap.  Akhirnya sisa air yang tidak diinfiltrasikan atau diuapkan kembali ke laut lewat palung sungai.  Air tanah jauh lebih lambat bergeraknya, baik yang bergerak masuk ke dalam palung sungai atau yang merembes ke pantai dan masuk ke laut.

KESEIMBANGAN AIR

Siklus air yang dikatakan seimbang adalah apabila besarnya aliran air yang masuk / ketersediaan (Inflow) dan keluar kebutuhan (Outflow) siklus adalah sama, sedangkan ketidakseimbangan air adalah sebaliknya.

Kebutuhan air (Water requirement)

Kebutuhan air di sini adalah suatu gambaran besarnya kebutuhan air untuk keperluan tumbuhnya tanaman sampai tanaman (padi) itu siap panen. Kebutuhan air ini harus dipertimbangkan terhadap jenis tanaman, keadaan medan tanah, sifat-sifat tanah, cara pemberian air, pengolahan tanah, iklim, waktu tanam (pola tanaman), kandungan air tanah, efisiensi irigasi, curah hujan efektif, koefisien tanaman bulanan, pemakaian air konsumtif, perkolasi, kebutuhan air untuk tanaman, dan kebutuhan air di sawah.

Ketersediaan air (Water availability)

Ketersediaan air adalah berapa besar cadangan air yang tersedia untuk keperluan irigasi. Ketersediaan air ini biasanya terdapat pada air permukaan seperti sungai, danau, dan rawa-rawa, serta sumber air di bawah permukaan tanah. Pada prinsipnya  perhitungan ketersediaan air ini bersumber dari banyaknya curah hujan, atau dengan perkataan lain hujan yang jatuh pada daerah tangkapan hujan (catchment area/ watershed) sebagian akan hilang menjadi evapotranspirasi, sebagian lagi menjadi limpasan langsung (direct run off), sebagian yang lain akan masuk sebagai infiltrasi. Infiltrasi ini akan menjenuhkan tanah atas (top soil), kemudian menjadi perkolasi ke ground water yang akan keluar menjadi base flow

Di samping data meteorologi, dibutuhkan pula data cahaya permukaan (exposed surface), dan data kelembaban tanah (soil moisture).

Untuk rumus run off adalah Run off = base flow + direct run off.

Ketidakseimbangan air ini dikarenakan oleh perbedaan antara kebutuhan air yang lebih banyak dibandingkan dengan ketersediaan air yang ada.  Besarnya perbedaan antara ketersediaan dan kebutuhan air ini di sebabkan oleh salah satunya adalah kerusakan Daerah Aliran Sungai (DAS) bila tahun-tahun lalu air hujan masih bisa tertampung dan tersimpan dalam tanah kini tidak lagi. Pasalnya kerusakan DAS dan hutan-hutan sebagai daerah tangkapan air hujan kini mengalami kerusakan parah. Akibatnya, air hujan itu langsung mengalir ke laut lepas. Diperparah lagi dengan adanya konversi lahan yang tidak pada tempatnya.

Pada dasarnya analisis hidrologi mempunyai asumsi bahwa siklus hidrologi pada daerah pengamatan adalah suatu sistem, di mana terdapat input dan output sistem. Sistem dalam analisis hidrologi disebut WATER BALANCE, keseimbangan air, neraca air (memperhitungkan inflow dan outflow), Keseimbangan air dalam siklus hidrologi tergantung pada daerah yang diamati sesuai dengan inflow dan outflow.

Sumber : Bahan Kuliah Air Tanah dan Rekayasa Hidrologi FT Unpar