KLIMATOLOGI; Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, Contoh Aplikasi Hidrologi dalam Pengelolaan Sumber Daya Air (Seri Hidrologi), oleh Soewarno Hak Cipta © 2015 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-889398; Fax: 0274-889057; E-mail:
[email protected] Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-602-262-442-4 Cetakan Pertama, tahun 2015
Semua informasi tentang buku ini, silahkan scan QR Code di cover belakang buku ini
BAB ..... KATA PENGANTAR a a a Curah hujan adalah faktor utama yang mengendalikan proses siklus hidrologi di dalam suatu daerah aliran sungai (DAS). Banjir dan kekeringan sudah merupakan bencana yang rutin terjadi. Oleh karena itu pengelolaan sumber daya air yang mencakup kegiatan merencanakan, melaksanakan, memantau dan evaluasi penyelenggaraan konservasi sumber daya air, pendayagunaan sumber daya air dan pengendalian daya rusak air tidak akan lepas dari tersedianya data hujan runtut waktu yang merupakan salah satu data informasi hidrologi. Terjadinya hujan harus ada pra kondisi tertentu dari unsur data iklim yang tercakup di dalam bagian ilmu klimatologi. Untuk mendukung pengelolaan sumber daya air, UU No 7 tahun 2004, tentang Sumber Daya Air, telah mengamanatkan kepada kita, perlunya sistem informasi hidrologi. Pada lampiran Peraturan Presiden Republik Indonesia nomor 28 tahun 2012, tentang Kebijakan Pengelolaan Sistem Hidrologi, Hidrometeorologi dan Hidrogeologi pada tingkat nasional, menyatakan bahwa data hidrologi yang akurat, benar, berkesinambungan dan tepat waktu menjadi salah satu faktor yang sangat menentukan terselenggaranya pengelolaan sumber daya air yang optimal. Kedekatan antara ilmu hidrologi dengan sumber daya air dapat diibaratkan dengan peribahasa, seperti selembar daun sirih, meskipun agak berbeda warna ke dua sisinya namun bila digigit rasanya sama, artinya kedua bidang ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Pernyataan pada peribahasa tersebut mengingatkan kita, bahwa pengelolaan sumber daya air butuh data dan informasi hidrologi Suatu hal yang tidak bisa dipungkiri bahwa terbentuknya informasi hidrologi untuk pengelolaan sumber daya air, tidak akan lepas dari data hidrologi runtut waktu dengan akurasi dan presisi yang tinggi, namun fakta menunjukkan bahwa kulitas data hidrologi belum seperti yang kita diharapkan. Seperti telah kita sadari bersama bahwa apabila data hidrologi hasil pengukuran lapangan salah, maka akan mendapatkan informasi hidrologi yang salah, serta dapat mengakibatkan kebijakan yang tidak sesuai kondisi lapangan. Oleh karena itu untuk mendapatkan data curah hujan dan data unsur iklim runtut waktu dengan akurasi dan presisi yang tinggi, pada buku ini diuraikan tentang metode pengukuran dan pengolahan data iklim seperti suhu udara, kelembaban udara, radiasi matahari, kecepatan angin, tekanan udara, evaporasi, evapotranspirasi, curah hujan. Semuanya itu disampaikan mulai BAB III sampai BAB
vi
Klimatologi: Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, …
VI, dengan maksud untuk memudahkan pemahaman bagi para pemula yang belajar hidrologi, maka disajikan contoh-contoh perhitungan persoalan hidrologi yang sangat sederhana. Sedangkan pada BAB I, menyampaikan pengertian dasar tentang hidrologi. Pada BAB II, bercerita tentang: (1) Jaringan Hidrologi, (2) Pengelolaan Sumber Daya Air-Jaringan Hidrologi–Teknosabo, mencakup pengertian Daerah Aliran Sungai, Pengelolaan Sumberdaya Air, Teknosabo dalam Pengelolaan Sumber Daya Air, Upaya Mengukur Keberhasilan Aplikasi Teknosabo Berbasis Data Hidrologi, (3) Jaringan Hidrologi Telemetri, (4) Jaringan Hidrologi Telemetri dalam Aplikasi Teknosabo. Selanjutnya pada BAB II diakhiri dengan cerita tentang Persoalan Data Hujan dan Klimatologi dan Sumber Kesalahan data Hujan dan Klimatologi. Pada bagian lampiran disajikan contoh sederhana aplikasi hidrologi pada kegiatan pengelolaan sumber daya air, antara lain tentang (1) Estimasi Banjir Rencana Ungauged Catchment dalam Rangka Perbaikan Trans Irian di Kabupaten Merauke, (2) Potensi Sumber Daya Air Danau Tage untuk Desain PLT Mikrohidro Kabupaten Paniai di Propinsi Papua, (3) Model Limpasan Tahunan (Annual Runoff) Ungauged Catchment di Pulau Jawa (4) Studi Hidrologi untuk Pemanfaatan Sumber Daya Air di SWS Sungai Ciujung-Ciliman, (5) Rasionalisasi Jaringan Hidrometri, (6) Karakteristik Hidrologi DAS Code sebagai Basis Pengelolaan SDA, (7) Rekayasa Teknik Hidrologi dan Hidraulik untuk Mempertahankan Kapasitas Waduk Wlingi, (8) Permasalahan Waduk Kecil yang Dibangun di Alur Sungai dengan Laju Sedimentasi Tinggi, (9) Teknosabo dengan Basis Analisis Hidrologi Sebagai Salah Satu Alternatif Konservasi Lahan di Wilayah Pegunungan, (10) Model Stokastik Debit Masukan Efektif Bulanan Danau Toba dan (11) Laju Berkurangnya Kapasitas Tampung Waduk dan Dampaknya terhadap Debit Inflow dari Hujan hasil Penerapan Teknologi Modifikasi Cuaca. Contoh aplikasi hidrologi penulis lampirkan pada buku ini dengan maksud agar dapat lebih tersebar luas sehingga bermanfaat bagi para pemula yang berminat terhadap aplikasi hidrologi dalam kegiatan pengelolaan sumber daya air, dan oleh karena itu penulis tidak bermaksud lain kecuali hanya itu. Di samping itu bila di dalam tulisan yang termuat di dalam buku ini terdapat kekurangan dan kesalahan mohon masukan untuk koreksi dan perbaikan. Hal itu terjadi semata mata karena kekurangan dan keterbatasan kami dalam segala hal termasuk pengetahuan tentang hidrologi dan sumberdaya air serta aplikasi teknosabo. Kepada semua teman-teman peneliti dan perekayasa yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu persatu, serta semua staf di Balai Hidrologi dan Tata Air dan di Balai Sabo, Pusat Litbang Sumber Daya Air, yang telah banyak memberikan data, masukan dan pengalaman praktis baik secara langsung ataupun tidak langsung serta sumbangan serta keikhlasannya tentang hasil litbang yang penulis gunakan sebagai acuan pada buku ini, untuk semuanya itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih. Semoga Allah SWT membalas kesemuanya itu dengan yang lebih baik kepada teman-teman tersebut. Akhirnya, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Graha Ilmu yang telah menerbitkan buku ini.
Sleman, Yogyakarta Soewarno
BAB ..... DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
v
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL BAB I
PENDAHULUAN A. B. C. D. E. F.
BAB II
xxiii
Pengertian Umum Hidrologi di Indonesia Siklus Hidrologi Volume Air di Bumi Wilayah Sungai dan Daerah Pengaliran Sungai Neraca Air 1. Neraca Air di DPS 2. Neraca Air DPS Suatu Kawasan 3. Neraca Air Waduk
JARINGAN HIDROLOGI DAN APLIKASI TEKNOSABO A. Pengertian Umum B. Masalah C. Jumlah dan Kerapatan Pos Hidrologi 1. Jaringan Pos Hidrometri 2. Jaringan Pos Hujan 3. Jaringan Pos Klimatologi 4. Jaringan Pos Air Tanah 5. Jaringan Hidrologi Pulau Kecil
1 1 4 6 7 8 19 19 20 22 25 25 25 27 27 33 35 36 36
viii
Klimatologi: Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, …
D.
E. F.
G.
H. BAB III
Pengelolaan Sumber Daya Air 1. Daerah Aliran Sungai 2. Pengelolaan Sumber Daya Air 3. Teknosabo dalam Pengelolaan Sumber Daya Air 4. Upaya Mengukur Keberhasilan Aplikasi Teknosabo dalam Pengelolaan SDA 5. Konsep Sabo Jangkar 6. Perspektif Aplikasi Teknosabo Jaringan Hidrologi Telemetri Jaringan Hidrologi Telemetri dalam Teknosabo 1. Jaringan Hidrologi Telemetri Aliran Lahar 2. Jaringan Hidrologi Telemetri Aliran Lahar Gunung Semeru 3. Jaringan Hidrologi Telemetri Aliran Lahar Gunung Merapi 4. Radar Cuaca Jaringan Hidrologi Telemetri Gunung Merapi Persoalan Data Curah Hujan dan Klimatologi 1. Jumlah Pos Hujan Suatu DAS 2. Distribusi Spasial Pos Hujan 3. Kualitas Data Hujan Kesalahan Data Curah Hujan dan Klimatologi Jaringan Hidrologi Non Telemetri
METODE PENGUKURAN DAN PENGOLAHAN DATA IKLIM A. Pengertian Umum B. Pos Klimatologi C. Pengukuran Suhu Udara 1. Pengertian Umum 2. Peralatan Pengukuran Suhu Udara 3. Perhitungan Suhu Udara 4. Suhu Udara Indonesia D. Pengukuran Kelembapan Udara 1. Pengertian Umum 2. Peralatan Pengukuran Kelembapan 3. Perhitungan Kelembapan Relatif 4. Kelembapan Udara di Indonesia E Pengukuran Radiasi Matahari 1. Pendahuluan 2. Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari 3. Pengukuran Intensitas Radiasi Matahari 4. Radiasi Matahari di Indonesia F. Pengukuran Kecepatan dan Arah Angin 1. Pengertian Umum 2. Alat Ukur Kecepatan dan Arah Angin
38 39 39 44 67 69 72 75 77 77 83 91 92 95 95 96 96 99
105 105 105 111 111 111 116 121 122 122 126 128 136 137 137 138 145 155 158 158 159
Daftar Isi
ix
G..
3. Perhitungan Kecepatan Angin 4. Kecepatan dan Arah Angin di Indonesia Pengukuran Tekanan Udara
160 163 164
BAB IV
METODE PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN EVAPORASI A. Pengertian Umum B. Alat Ukur Penguapan 1. Atmometer 2. Evaporigraf 3. Panci Penguapan C. Perhitungan Laju Penguapan Data Panci Penguapan 1. Pelaksanaan Pengukuran 2. Cara Pengukuran dan Perhitungan D Menaksir Laju Penguapan Muka Air Bebas 1. Metode Budget Air 2. Metode Budget Energi 3. Metode Pemindahan Massa 4. Metode Gabungan
169 169 170 171 171 171 174 174 175 177 177 179 182 184
BAB V
MEMPERKIRAKAN EVAPOTRANSPIRASI A. Pengertian Umum B. Mengukur Evapotranspirasi 1. Percobaan Lisimeter 2. Metode Inflow-Outlow C. Metode Perhitungan Evapotranspirasi Rujukan 1. Model Temperatur a. Metode Thornthwaite b. Metode Blaney dan Criddle c. Metode Hamon 2. Model Temperatur dan Kelembapan Relatif a. Metode David dan Metode Prescott b. Metode Ivanov dan Metode Hargreaves 3. Model Radiasi Global a. Metode Hargreaves Rs dan Metode Stephen b. Metode FAO Tanpa Koreksi dan Metode Makkink c. Metode Turc 4. Model Radiasi Bersih 5. Model Kombinasi 6. Model Regresi D. Perhitungan Evapotranspirasi Potensial
197 197 198 198 199 201 201 201 204 206 207 207 208 209 209 210 211 212 214 218 220
x
Klimatologi: Pengukuran dan Pengolahan Data Curah Hujan, …
E.
F. BAB VI
Perhitungan Evapotranspirasi Tanaman 1. Menentukan Evapotranspirasi Rujukan 2. Menentukan Koefisien Tanaman Memperkirakan Evapotranspirasi Aktual
220 221 224 225
METODE PENGUKURAN DAN ANALISIS CURAH HUJAN A. Pengertian Umum B. Pengukuran Curah Hujan 1. Pemilihan Lokasi Pengukuran 2. Jenis Alat Ukur Hujan 3. Cara Pengukuran C. Metode Perhitungan Tebal Hujan D. Analisis Data Hujan 1. Pengecekan Kualitas Data Hujan 2. Pengisian Data Kosong 3. Tebal Hujan Rata-rata DPS a. Metode Rata-rata Arithmatik b. Metode Poligon Thessen c. Metode Isohiet 4. Perhitungan Intensitas Hujan a. Hubungan Tebal Hujan Terhadap Durasi b. Hubungan Intensitas Hujan Terhadap Durasi c. Kurva Frekuensi Durasi – Intensitas 5. Kurva Massa Hujan 6. Hujan Berpeluang Maksimum 7. Intensitas Hujan Maksimum dan Debit Maksimum a. Aplikasi Rumus Rasional b. Metode Rasional Modifikasi c. Hubungan Intensitas Hujan – Koefisien Aliran – Indeks Ø d. Waktu Konsentrasi E. Uji Kesamaan Jenis Data Hujan F. Potensi Curah Hujan di Indonesia G. Memperkirakan Debit Puncak Banjir Pulau Jawa dan Sumatera Berbasis Daya Hujan dan Karakteristik DPS
231 231 233 235 236 242 245 251 251 255 258 259 259 260 262 262 265 268 273 275 276 276 281 282 283 284 288 289
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran 1 Estimasi Banjir Rencana Ungauged Catchment dalam Rangka Perbaikan Trans Irian di Kabupaten Merauke Lampiran 2 Potensi Sumber Daya Air Danau Tage untuk Desain PLT Mikrohidro Kabupaten Paniai di Propinsi Papua Lampiran 3 Model Limpasan Tahunan (Annual Runoff) Ungauged Catchment di Pulau Jawa
303 315 317 327 345
