Mengenal Hidrologi dan Hidrologi Air Tanah

 

Hydrological Processes - source : ozcoasts.gov.au

Hidrologi (berasal dari Bahasa Yunani: Yδρoλoγια, Yδωρ+Λoγos, Hydrologia, "ilmu air") adalah cabang ilmu Geografi yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh Bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air. Orang yang ahli dalam bidang hidrologi disebut hidrolog, bekerja dalam bidang ilmu bumi dan ilmu lingkungan, serta teknik sipil dan teknik lingkungan.


Hidrologi 
Hidrologi adalah Cabang ilmu Geografi yang mempelajari seputar pergerakan, distribusi, dan kualitas air yang ada dibumi. Ilmu Hidrologi dikenal sejak zaman 1608 M. Hidrologi merupakan ilmu yang mengkaji kehadiran dan pergerakan air dibumi. Kajian Hidrologi tersebut meliputi :

Hidrometeorologi ( Merupakan ilmu yang mempelajari hubungan antara unsur-unsur meteorologi dengan siklus hidrologi, tekanannya pada hubungan timbal balik. )
Potamologi  ( Aliran permukaan , yaitu merupakan bagian dari curah hujan yang mengalir diatas permukaan tanah menuju sungai, danau dan lautan (Asdak, 1995). Menurut Arsyad (2010), aliran permukaan adalah air yang mengalir diatas permukaan tanah dan mengangkut bagian-bagian tanah. Aliran permukaan terjadi apabila intensitas hujan melebihi kapasitas infiltrasi tanah, dalam hal ini tanah telah jenuh air. Sifat aliran permukaan seperti jumlah atau volume, laju atau kecepatan, dan gejolak aliran permukaan menentukan kemampuannya dalam
menimbulkan erosi. Besaran aliran permukaan dinyatakan dalam satuan milimeter (mm) (Hridjaja dkk, 1991).
Limnologi ( dari bahasa Inggris: limnology, dari bahasa Yunani: lymne, "danau", dan logos, "pengetahuan", merupakan padanan bagi biologi perairan darat, terutama perairan tawar. Lingkup kajiannya kadang-kadang mencakup juga perairan payau (estuaria). Limnologi merupakan kajian menyeluruh mengenai kehidupan di perairan darat, sehingga digolongkan sebagai bagian dari ekologi. Dalam bidang perikanan, limnologi dipelajari sebagai dasar bagi budidaya perairan (akuakultur) darat. )
Geohidrologi  (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).
Kriologi ( cabang hidrologi yang mempelajari tentang salju dan es. )
kualitas air.  (  adalah suatu ukuran kondisi air dilihat dari karakteristik fisik, kimiawi, dan biologisnya. Kualitas air juga menunjukkan ukuran kondisi air relatif terhadap kebutuhan biota air dan manusia. Kualitas air seringkali menjadi ukuran standar terhadap kondisi kesehatan ekosistem air dan kesehatan manusia terhadap air minum.)
Orang yang mempelajari Ilmu Hidrologi disebut Hidrologist.

Penelitian Hidrologi juga bermanfaat lebih lanjut bagi teknik lingkungan, kebijakan lingkungan, serta perencanaan. Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan banjir serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan jembatan.

Beberapa Definisi Tentang Pengertian Hidrologi
- Secara Umum adalah suatu cabang dari  ilmu Geografi yang mempelajari seputar pergerakan, distribusi dan kualitas air yang ada di bumi serta siklus hidrologi dan sumber daya air. Sedangkan Pengertian Siklus Hidrologi secara umum yaitu perputaran air dari laut ke atmosfer lalu ke bumi dan kembali lagi ke laut dan seterusnya.
- Menurut definisi Singh (1992), mengatakan bahwa pengertian hidrologi adalah ilmu yang membahas karakteristik menurut waktu dan ruang tentang kuantitas dan kualitas air dibumi termasuk proses hidrologi, pergerakan, penyebaran, sirkulasi tampungan, eksplorasi, pengembangan dan manajemen.
- Menurut definisi Marta dan Adidarma (1983) dalam pengertian hidrologi yang mengatakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang terjadinya pergerakan dan distribusi air di bumi baik diatas maupun di bahwa permukaan bumi, tentang sifat kimia dan fisika air dengan reaksi terhadap lingkungan dan hubungannya dengan kehidupan.
- Menurut Ray K. Linsley dalam Yandi Hermawan (1986) pengertian hidrologi adalah ilmu yang membicarakan tentang air yang ada dibumi yaitu mengenai kejadian, perputaran dan pembagiannya, sifat fisika dan kimia serta reaksinya terhadap lingkungan termasuk hubungan dengan kehidupan.

Siklus Hidrologi
- Siklus Hidrologi adalah sirkulasi atau perputaran  air yang berkesinambungan dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer melalui proses kondensasi, presipitasi, evaporasi, dan transpirasi. Siklus hidrologi secara lebih lebih sederhana yaitu peredaran air dari laut ke atmosfer melalui penguapan, kemudian akan jatuh kembali pada permukaan bumi dalam bentuk hujan, kemudian mengalir didalam tanah dan diatas permukaan tanah sebagai sungai yang menuju ke laut. Panasnya air laut serta didukung oleh pancaran sinar matahari, yang mana matahari merupakan kunci sukses dari siklus hidrologi untuk mampu bersirkulasi secara terus menerus  dalam proses terjadinya penguapan air /evaporasi, yang kemudian akan jatuh ke bumi karena prespitasi  dalam bentuk hujan, salju, hujan es, kabut dan sebagainya.  Prespitasi juga dikenal sebagai satu kelas dalam hidrometeor, yang merupakan fenomena atmosferik) adalah setiap produk dari kondensasi uap air di atmosfer. Ia terjadi ketika atmosfer ( yang merupakan suatu larutan gas raksasa) menjadi jenuh dan air kemudian terkondensasi dan keluar dari larutan tersebut (terpresipitasi). Udara menjadi jenuh melalui dua proses, pendinginan atau penambahan uap air.). Presipitasi adalah salah satu komponen utama dalam siklus air, dan merupakan sumber utama air tawar di planet ini. Diperkirakan sekitar 505.000 km³ air jatuh sebagai presipitasi setiap tahunnya, 398,000 km³ diantaranya jatuh di lautan.[2] Bila didasarkan pada luasan permukaan Bumi, presipitasi tahunan global adalah sekitar 1 m, dan presipitasi tahunan rata-rata di atas lautan sekitar 1,1 m.
Setelah prespitasi, pada perjalanannya ke bumi akan berevaporasi kembali keatas atau langsung  diintersepsi ( proses ketika air hujan jatuh pada permukaan vegetasi di atas permukaan tanah, tertahan beberapa saat untuk kemudian diuapkan kembali ke atmosfer atau diserap oleh vegetasi yang bersangkutan. ) oleh tanaman disaat sebelum mencapai tanah.

Siklus hidrologi ini memiliki karakteristik mendasar bahwa siklus tersebut tidak memiliki awal dan tidak memiliki akhir.  Prosesnya aalah seperti berikut:

Evaporasi ( Penguapan )
Adalah proses yang terjadi ketika air berubah bentuk dari cair menjadi gas. Ada beberapa faktor yang dapat berpengaruh pada jumlah penguapan yang ada di alam, yaitu radiasi matahari dan beberapa faktor lain seperti suhu udara, tekanan angin, tekanan uap dan tekanan atmosfer.
Penguapan ini dapat terjadi di banyak tempat, seperti pada tetesan hujan, air laut dan danau. Penguapan pun bisa terjadi pada air yang menetap seperti air vegetasi tanaman, air tanah, air yang ada di batu dan salju. Selain itu, ada juga penguapan yang disebabkan oleh aktivitas manusia.

Kondensasi
Yaitu proses ketika air dalam bentuk gas berubah kembali menjadi berbentuk cair. Contohnya yaitu uap air yang mengembun membentuk embun, kabut atau awan.

Presipitasi
Yaitu proses yang terjadi ketika air jatuh dari atmosfer ke permukaan tanah,  biasa juga disebut hujan. Ada dua sub-proses yang menyebabkan awan melepaskan air hujan, yang pertama adalah proses peleburan dan kedua adalah proses es kristal.

Perkolasi
Merupakan proses ketika air meresap terus ke dalam tanah. Air meresap sampai pada kedalaman tertentu sampai mencapai air tanah atau ground water.

Transpirasi
Adalah proses evaporasi atau penguapan air yang terkandung dalam tumbuhan, terjadi terutama pada siang hari.

Limpasan
Atau runoff yaitu aliran air di atas permukaan tanah yang mengalir melalui sungai atau parit  menuju ke laut. Faktor ini mencakup limpasan permukaan dan juga limpasan saluran.

Penyimpanan
Yaitu air yang tersimpan di dalam bumi. Ada tiga lokasi penyimpanan air yang terjadi di bumi, air di atmosfer, air di permukaan bumi dan air di dalam tanah.


Dari berbagai proses siklus Hidrologi, dapat dibedakan dalam tiga macam siklus, yaitu :

Siklus Pendek
Menguapnya air laut menjadi uap gas karena pengaruh panas dari matahari lalu terjadi kondensasi membentuk awan yang pada akhirnya jatuh ke permukaan laut.

Siklus Sedang
Air laut menguap menjadi uap gas akibat panas dari matahari lalu terjadi evaporasi yang terbawa angin,kemudian membentuk awan yang pada akhirnya jatuh ke permukaan daratan dan kembali ke lautan.

Siklus Panjang 
Menguapnya air laut menjadi uap gas akibat panas dari matahari kemudian uap air tersebut mengalami sublimasi membentuk awan yang mengandung kristal es dan pada akhirnya jatuh dalam bentuk salju kemudian akan membentuk gletser yang mencair membentuk aliran sungai dan kembali kelaut.

Hidrologi Air Tanah

Hidrologi air tanah adalah cabang hidrologi yang berhubungan dengan air tanah dan didefinisikan sebagai ilmu tentang keterdapatan, penyebaran, dan pergerakan air di bawah permukaan bumi. Geohidrologi mempunyai mempunyai makna yang sama dan hidrogeologi dibedakan hanya oleh penekanannya yang lebih besar pada aspek kegeologian (Todd, 1980, h,1). Oleh sebab itu uraian mengenai air tanah tidak akan lepas dari ilmu hidrologi, mulai dari kejadian air tanah, hingga pergerakan air tanah, sampai akhirnya mencapai lajur jenuh di dalam akuifer.

1.      Daur Hidrologi

Hampir semua air tanah merupakan komponen dalam daur hidrologi, termasuk air permukaan dan atmospheric waters (uap air). Sebagian kecil air  tanah dapat masuk ke dalam daur ini dari masing-masing sumbernya (Todd dan Mays, 2005).

2.    Daur Tertutup

Hujan yang jatuh ke bumi baik langsung menjadi aliran maupun tidak langsung melalui vegetasi atau media lainnya akan membentuk daur aliran air mulai dari tempat yang tinggi (gunung, pegunungan) menuju ke tempat yang rendah baik di permukaan tanah maupun di dalam tanah yang berakhir di laut.

Air berubah wujud berupa gas/ uap akibat panas matahari dan disebut dengan proses penguapan atau evaporasi. Uap ini bergerak di atmosfer (udara) kemudian akibat perbedaan suhu di atmosfer dari panas menjadi dingin maka air akan terbentuk akibat kondensasi dari uap menjadi keadaan cairan. Bila suhu berada di bawah titik beku kristal-kristal es terbentuk. Tetesan air kecil  tumbuh oleh kondensasi dan berbenturan dengan tetesan air lainnya dan terbawa oleh gerakan udara turbulen sampai pada kondisi yang cukup besar menjadi butir-butir air. Apabila jumlah butir air sudah cukup banyak dan akibat berat sendiri (secara gravitasi) butir-butir air itu akan turun ke bumi dan proses turunnya butir air ini disebut dengan hujan. Bila suhu udara turun sampai di bawah 00 C, maka butir air akan berubah menjadi salju (Chow dkk., 1988) .

Salju jadi persoalan yang penting di tempat atau negara yang mempunyai perbedaan suhu yang besar. Pada waktu musim panas suhu bisa mencapai + 350 C, namun pada waktu musim dingin  suhu bisa mencapai – 350 C (bahkan lebih).

Hujan jatuh ke bumi baik secara langsung maupun melalui media misalnya melalui tanaman. Di bumi air mengalir dan bergerak dengan berbagai cara. Pada retensi (tempat penyimpanan) air akan menetap/ tinggal untuk beberapa waktu. Retensi dapat berupa retensi alam seperti daerah-daerah cekungan, danau, tempat-tempat yang rendah dll., maupun retensi buatan manusia seperti tampungan, sumur, embung, waduk dll.

Secara gravitasi (alami) air mengalir dari daerah yang tinggi ke daerah yang rendah, dari gunung-gunung, pegunungan ke lembah, lalu ke daerah lebih rendah, sampai ke daerah pantai dan akhirnya akan bermuara ke laut. Aliran air ini disebut larian permukaan (run off) karena bergerak di atas muka tanah. Aliran ini biasanya akan memasuki daerah tangkapan atau daerah aliran menuju ke sistem jaringan sungai, sistem danau ataupun waduk. Dalam sistem sungai aliran mengalir mulai dari sistem sungai yang kecil menuju ke sistem sungai yang besar dan akhirnya akan menuju mulut sungai atau sering disebut muara yaitu tempat bertemunya sungai dengan laut.

Sebagian air hujan yang jatuh di permukaan tanah meresap ke dalam tanah dalam bentuk-bentuk infiltrasi, perkolasi, dan kapiler. Aliran air tanah dapat dibedakan menjadi aliran air tanah dangkal, aliran air tanah dalam, aliran air tanah antara dan aliran dasar (base flow). Disebut aliran dasar karena aliran ini merupakan aliran yang mengisi sistem jaringan sungai. Hal ini dapat dilihat pada waktu musim kemarau, ketika hujan tidak turun untuk beberapa waktu, pada suatu sistem sungai tertentu masih ada aliran secara tetap dan menerus.

Akibat panas matahari air di permukaan bumi juga akan berubah wujud menjadi gas/uap melalui proses evaporasi dan bila proses tersebut melalui tanaman disebut transpirasi. Air akan diambil oleh tanaman melalui akar-akarnya yang dipakai untuk kebutuhan hidup dari tanaman tersebut, lalu air di dalam tanaman juga akan keluar berupa uap akibat energi panas matahari. Proses pengambilan air oleh akar tanaman kemudian terjadinya penguapan dari dalam tanaman disebut sebagai evapo-transpirasi.

Evaporasi yang lain dapat terjadi pada sistem sungai, danau, embung,  waduk maupun air laut yang merupakan sumber air terbesar. Walaupun laut adalah tempat dengan sumber air terbesar namun tidak bisa langsung dimanfaatkan sebagai sumber kehidupan karena mengandung garam dan dikenal dengan nama air asin .

Uap dan gas mengalir dan bergerak di atmosfer. Proses selanjutnya sama dengan yang diuraikan di awal sub-bab ini.

Kejadian tersebut  membentuk suatu pergerakan berulang  dan disebut daur atau siklus hidrologi. Daur ini merupakan konsep dasar tentang keseimbangan air secara global di bumi. Daur hidrologi juga menunjukkan semua hal yang berhubungan dengan air. Bila dilihat keseimbangan air secara menyeluruh maka air tanah  dan aliran permukaan: sungai, danau, penguapan dll. merupakan bagian-bagian dari beberapa aspek yang menjadikan daur hidrologi menjadi seimbang sehingga disebut dengan daur hidrologi yang tertutup .

Sumber : id.wikipedia.org,  http://siat.geologi.esdm.go.id, dan beberapa sumber lainnya