Runoff/Limpasan atau Riverflow/Aliran Sungai Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Geografi Fisik 2
Oleh: Ahadi Yoga Alisa Delmafitri Deyana Lutfita Kanos Muhammad Sultan N Nadhifa Varania
1406529525 1406600716 1406570594 1406558771 1406602545
DEPARTEMEN GEOGRAFI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA April 2016
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Run off adalah bagian curahan hujan (curah hujan dikurangi evapotranspirasi dan kehilangan air lainnya) yang mengalir dalam air sungai karena gaya gravitasi; airnya berasal dari permukaan maupun dari subpermukaan (sub surface). Runoff dapat dinyatakan sebagai tebal runoff, debit aliran (river discharge) dan volume runoff. Pada permulaan aliran air/sungai terjadi karena air mengalir mengikuti retakanretakan/patahan-patahan (joint) yang ada di permukaan bumi. Sehingga pada awalnya daerah tersebut bukan merupakan daerah aliran sungai, tetapi merupakan akumulasi air, kemudian terjadi proses lanjutannya seperti prose pelapukan, erosi, pelarutan dan sebagainya. Proses tersebut berjalan terus, sehingga berkembang menjadi sebuah paritparit kecil yang makin lama makin tertoreh/terkikis baik secara lateral maupun vertikal. Akhirnya terbentuk sungai-sungai kecil sebagai sistem sungai. Runoff dapat terjadi baik di atas ataupun dibawah permukaan dengan kecepatan yang berbeda. Kemudian Setelah air limpasan mencapai sungai, air bergerak menuju lautan. Pergerakan air pada lereng bukit atau runoff terjadi pada berbagai bentuk seperti overland flow, subsurface flow (micropores, macropores dan pipeflow), dan groundwater (air tanah). Faktor yang dominan pada setiap prosesnya diataranya iklim, topografi, karakter tanah, tutupan lahan dan penggunaan lahan serta kondisi kelembaban tanah dapat berbeda dari suatu lokasi dengan lokasi yang lain.
1.2 Rumusan Masalah 1. Apa definisi dari run off? 2. Bagaimana perhitungan run off? 3. Apa saja jenis-jenis run off?
1.3 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu: 1. Mengetahui definisi dari runf off. 2. Memahami cari perhitungan run off. 3. Mengetahu jenis-jenis run off dan prosesnya.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Definisi Runoff (Deyana Lutfita Kanos (1406570594))
Dalam siklus hidrologi yang dapat dikatakan dimulai dari hujan yang turun dimana hujan tersebut dapat terpisah bagaimana proses untuk kembali menjadi hujan. Proses dari hujan yang turun tersebut untuk menjadi hujan kembali selain menguap secara langsung dari tumbuhan atau intersepsi, menyerap ke dalam tanah dan mengalir ke sungai, ada proses lain yaitu aliran permukaan atau disebut dengan runoff. Pertama kali yang terjadi saat hujan adalah butiran air hujan tertahan oleh tajuk pohon dimana akan menguap kembali, jika volume semakin banyak maka akan menyerap ke dalam 3tanah yang biasanya disebut dengan ground water, kemudian jika volume bertambah lagi dimana saat air volume air hujan melebihi kapasitas infiltrasi tanah dan di tahan ini akan terjadi volume air limpasan di permukaan tanah atau runoff. Runoff yang sering kita lihat adalah salah satunya sungai. Terdapat beberapa hal yang dapat mempengaruhi dari volume limpasan air hujan ini. Hal pertama yang memengaruhi adalah iklim dimana biasanya di daerah khatulistiwa yang beriklim tropis memiliki rezim hujan yang cukup stabil sehingga volume limpasan air hujan juga terkontrol dimana masa debit aliran limpasannya juga relatif stabil serta contoh pada daerah kutub bagian utara memiliki rezim hujan yang kurang stabil maka es pada wilayah tersebut mencari terlebih dahulu menjadi lautan. Hal kedua yang memengaruhi adalah topografi dimana jika topografi curam, maka volume limpasan air hujan akan mengalir deras dan mengikis daerah yang di lewati serta daerah dengan topografi landai maka volume limpasan akan mengalir secara perlahan. Hal ketiga yang memengaruhi adalah karakter tanah dimana faktor ini terkait pula dengan topografi dimana saat volume limpasan air hujan melewati wilayah dengan tanah gembur dan juga landai akan mengurangi jumlah volume limpasan air hujan karena kemungkinan akan terserap. Hal ke empat yang memengaruhi adalah tutupan lahan dimana jika lahan tertutupi oleh vegetasi maka akan mengurangi volume limpasan air hujan seperti hal nya pada karakter tanah. Secara umum terdapat tiga jenis runoff yaitu : 1.
Surface runoff
2.
Subsurface runoff atau interflow
3.
Baseflow atau groundwater runoff
Surface Runoff merupakan limpasan permukaan yang mengalir diatas permukaan menuju sungai, danau, atau laut yang dapat disebabkan akibat curah hujan yang melebihi kapasitas infiltrasi. Surface runoff termasuk aliran diatas permukaan tanah dan air hujan yang langsung mengalir ke sungai. Subsurface runoff merupakan bagian curah hujan yang terinfiltrasi yang keluar secara lateral melalui bagian atas horizon tanah hingga mencapai sungai (stream channel). Subsurface runoff ini mengalir lebih lambat dari surface runoff dan bergabung dengan surface runoff selama atau setelah hujan. Proporsi subsurface runoff ini tergantung pada karakteristik geologi daerah aliran sungai (DAS) dan sifat ruang-waktu curah hujan. Sedangkan baseflow atau grandwater merupakan bagian air hujan yang terinfiltrasi hingga mencapai muka air tanah (water table) dan kemudian mengalir ke sungai. Aliran ini berpindah sangat lambat dan sedikit mempengaruhi puncak banjir (flood peaks) pada DAS yang kecil. Baseflow tergantung pada permeabilitas tanah.
2.2
Pengukuran runoff (Muhammad Sultan N 1406558771) Aliran sungai (river flow / stream flow) adalah satu-satunya fase dalam siklus
hidrologi dimana air dibatasi dalam suatu saluran yang kemudian dapat dihitung berdasarkan jumlah yang ada. Manajemen air yang baik dapat didasarkan pada informasi aliran sungai yang terpercaya. Demi memperoleh kontrol yang baik terhadap tingkat air untuk memungkinkan perubahan kecil untuk menghasilkan perubahan terukur dalam tingkat air di sekitar alat perekam, banyak lokasi pengukuran berada di bendungan atau saluran.
Jika perhitungan volume air dibutuhkan untuk menghasilkan sebuah persediaan air kemudian tingkat air yang terukur harus diubah menjadi pembacaan debit sungai. Dalam pengukuran debit sungai terdapat metode-metode yang biasa dilakukan. Metode utama tersebut antara lain Velocity-area method (metode kecepatan-area) dan dilution gauging (pengukuran larutan) serta menghitung debit sungai menggunakan kurva.
Velocity-area method
Metode ini membutuhkan estimasi kecepatan air yang akan dikalikan dengan estimasi dari area penampang melintang perairan. Penampang melintang sungai diobservasi dan air serta tingkat dasar diplot. Kecepatan air dapat diukur dengan menggunakan berbagai instrumen.
Dilution Gauging Sebuah metode alternatif yang digunakan untuk menghitung debit berdasarkan pengenceran. Metode ini melibatkan penambahan konsentrasi bahan kimia seperti natrium klorida ke dalam aliran sungai dan menghitung jumlah pengenceran yang terjadi pada air sungai.
Measuring the discharge of a river using a rating curve Jika tingkat air sedang dihitung pada sebuah titik di sebuah sungai menggunakan alat pengukur otomatis yang mana tingkatan ini bisa diubah menjadi nilai debit.
2.3 Jenis Runoff dan proses pembentukannya Berdasarkan kondisi topografi, keadaan tanahnya, mekanisme limpasan air dapat terjadi dalam tiga bentuk, yaitu mekanisme overland flow, jika air mengalir di permukaan bumi tepat sebelum air masuk pada sistem aliran sungai, trough flow, ketika air mengalir pada zona unsaturated (zona tidak jenuh) atau zona aerasi tanah, dan mekanisme groundwater, jika air telah berada di zona saturated/water table/zona air tanah. 2.3.1 Groundwater flow (Ahadi Yoga 1406529525) Nama dari gerakan limpasan air di zona air tanah adalah Ground Water Flow. Zona ini adalah zona yang terletak lapisan semipermeabel dan lapisan impermeabel di bawah tanah. Air yang masuk merupakan air yang melalui proses beruntut dari proses overland flow dan trough flow, baru masuk pada mekanisme groundwater flow. Groundwater merupakan bagian dari siklus hidrologi. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi, ada yang mengalir dipermukaan tanah (Overland Flow) dan ada yang terserap oleh tanah dan masuk ke dalam tanah sehingga menjadi Groundwater flow atau aliran bawah tanah. Groundwater akan menjadi air bawah tanah.
2.3.2 Overland flow (Alisa Delmafitri 1406600716) Overland flow merupakan suatu lapisan air yang mengalir yang terbentuk karena presipitasi. Terdapat 2 teori yang menjelaskan tentang Overland Flow 1) Infiltration-excess overland flow (Hortonian Overlnad Flow) Menurut teori Horton (Hortonian Overland Flow) (Chow et al,1988) limpasan permukaan merupakan bagian dari hujan yang tidak terserap tanah oleh infiltrasi. Maka limpasan langsung dapat apabila intensitas hujan lebih tinggi dari laju infiltrasi, dan apabila laju intensitas hujan lebih kecil dibandingkan laju infiltasi, maka tidak terjadi limpasan langsung. Teori ini membagi curah hujan menjadi dua bagian. Salah satu bagian mengalir melalui aliran darat ke saluran sungai sebagai aliran permukaan sedangkan bagian yang lain menyerap ke dalam tanah dan kemudian melalui aliran air tanah ke sungai atau ke penyimpanan air tanah atau hilang oleh evapotranspirasi. Secara umum, proses terjadinya infiltration-excess overland flow adalah sebagai berikut :
Ketika tingkat hujan yang jatuh melebihi laju infiltrasi, mulai terjadi akumulasi air di permukaan (cadangan permukaan),
Bila cadangan permukaan penuh, maka mulai terjadi limpasan permukaan yg mengalir di permukaan (overland flow) dan kemudian mengalir ke sungai
Proses terjadinya infiltration-excess overland flow
2) Saturation-excess overland flow Saturation-excess overland flow atau disebut juga Hence Overland Flow terjadi karena Hasil infiltrasi yang meyerap ke dalam tanah akan memenuhi ruang pori tanah. Ketika ruang pori tanah jenuh, maka hasil infiltrasi lain akan sulit melewati tanah. Hal ini
dapat terjadi pada intensitas curah hujan yang jauh lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk menghasilkan infiltration- excess overland flow.
Overland flow merupakan salah satu indikator penting dalam menentukan titik kritis lingkungan dan mempengaruhi kesehatan lingkungan, karena overland flow berkaitan erat dengan berbagai komponen lain seperti banjir, pemijahan ikan di sungai, pengairan tanaman pertanian, irigasi, dan sanitasi air bersih.
2.3.3 Throughflow (Nadhifa Varania 1406602545) Pada saat air hasil presipitasi terinfiltrasi kedalam tanah, maka ada beberapa hal yang mungkin dapat terjadi, diantaranya 1. Air yang masuk diserap oleh tanaman dan air tersebut menguap melalui transpirasi atau menguap secara evaporasi 2. Air yang jatuh ke permukaan bumi masuk dan mengalami perkolasi hingga ke lapisan batuan dasar 3. Air dapat mengalir hingga ke lapisan tanah atau lapisan batuan (throughflow)
Skema Throughflow
Terdapat berbagai cara air hasil presipitasi dapat mengalir melalui tanah dan perbedaan cara-cara tersebut mengakibatkan perbedaan durasi air untuk mencapai sungai karena tanah memiliki komponen penyusun yang berbeda. Air dapat mengalir melalui pori tanah yang sangat halus (matrix flow), melalui pori tanah yang lebih besar daripada matrix flow (macropore flow) dan bahkan melalui pori yang lebih besar lagi (pipeflow).
Air yang mengalir secara matrix flow membentuk pola aliran linear (laminar flow) yang berlapis-lapis sedangkan pola aliran macropore dan pipa cenderung membentuk pola berputar (turbulen flow) seperti terlihat pada gambar.
2.3.4.1
Matrix Flow
Aliran ini terjadi pada pori tanah yang berukuran sangat kecil yaitu < 0.1 mm. Dijelaskan dengan hukum Darcy, yang menyatakan tingkat pergerakan air melalui poros yang sangat halus. Tingkat pergerakan air melalui pori yang sangat halus ini dipengaruhi oleh jenis tanah dan kedalaman tanah, misal tanah dengan kandungan pasir yang dominan akan mengalirkan air lebih cepat daripada tanah liat
2.3.4.2
Macropore Flow
Aliran yang terjadi dengan ukuran pori tanah lebih dari 0.1 mm sehingga air dapat tertransportasikan dengan cepat
2.3.4.3
PipeFflow
Aliran air yang berdiameter lebih dari 1 mm dan dapat dilewati oleh oleh air, sedimen dan benda padat lainnya. Pipeflow tercipta akibat berbagai proses termasuk aktivitas hewan seperti liang hewan atau akibat proses turbulensi. Iklim, biota, aktivitas manusia, kimia tanah, tekstur tanah, konduktivitas hidrolik, mineral tanah dan dispersivitas merupakan factor penting dalam pembentukan pipeflow (Jones, 1981). Umumnya terdapat di daerah yang kering atau semi-kering seperti di Australia dan Arizona.
BAB III KESIMPULAN
3.1 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan yang dipaparkan dalam makalah ini dapat disimpulkan bahwa dalam siklus hidrologi terdapat proses-proses penting diantaranya adalah aliran limpasan air hujan atau runoff, pergerakan air tanah atau subsurface, dan air tanah atau groundwater dimana proses-proses dalam siklus hidrologi ini terpengaruh oleh faktor fisik dari lingkungan serta mempengaruhi faktor fisik dari lingkungan itu sendiri.
Daftar Pustaka
Holde, Joseph: An Introduction to Physical Geography and Environment, Ch.13_Catchment Hydrology Second Edition.Pearson Education, 2008
International Water Management Inititute. Overland http://iwmi.dhigroup.com/hydrological_cycle/overlandflow.html
Suryana. Pengendalian Overland Flow Sebagai Salah Satu Komponen Pengelolaan DAS. http://ejournal.upi.edu/index.php/gea/article/viewFile/1698/1149
flow.
