LIMPASAN (permukaan air tanah) RUNOFF

BAB I

PENDAHULIAN

1.1. LATAR BELAKANG

Jumlah air di bumi sangat besar, kira-kira 1,36 milyar km3. Dari jumlah tersebut sekitar 97,2% merupakan air yang berada di laut, 2,15% berupa es dan salju, sedang sisanya yang 0,65% merupakan air yang terdapat di danau, sungai, atmosfer dan air tanah. Meskipun persentase dari bagian yang terakhir ini sangat kecil, tetapi jumlahnya sangat besar.

Air merupakan komponen yang sangat penting bagi kehidupan di muka bumi. Dengan meningkatnya kebutuhan akan air, para ilmiawan memberikan perhatian yang sangat besar terhadap kelangsungan perubahan air di atmosfer, laut dan daratan. Sirkulasi suplai air di bumi yang tidak putusnya disebut siklus hidrologi. Siklus ini merupakan pancaran sistem energi matahari atmosfer merupakan rantai yang menghubungkan lautan dan daratan. Air dari laut, secara tetap mengalami evaporasi menjadi uap air yang berada di atmosfer. Angin akan mengangkut uap air ini. Kadang pada jarak yang sangat jauh. Uap air ini akan berkumpul membentuk awan. Apabila awan sudah jenuh, maka akan berubah menjadi hujan.

Hujan yang jatuh di laut mengakhiri siklus ini dan akan mulai dengan siklus yang baru. Hujan yang jatuh di daratan akan melalui jalan yang lebih panjang untuk mencapai laut. Apa yang terjadi apabila hujan jatuh di daratan ? Sebagian air hujan akan meresap ke dalam tanah dan sebagian lagi akan mengalir di permukaan ke darah yang lebih rendah, dan kemudian akan berkumpul di danau atau sungai dan akhirnya mengalir ke laut. Bila curah hujan lebih besar daripada kemampuan tanah untuk menyerap air, maka kelebihan air tersebut akan mengalir dipermukaan menuju ke danau atau sungai. Air yang meresap ke dalam tanah (infiltrasi) atau yang mengalir di permukaan (run off) akan menemukan jalannya untuk kembali ke atmosfer, karena adanya evaporasi dari tanah, danau dan sungai. Air yang meresap ke dalam tanah juga akan diserap oleh tumbuhan dan akan kembali menguap melalui daunnya kembali ke atmosfer. Proses ini disebut transpirasi.

Apabila hujan jatuh di daerah beriklim dingin, airnya tidak langsung meresap ke dalam tanah atau mengalir sebagai run off, atau menguap. Air tersebut akan menjadi salju atau es, yang merupakan cadangan air yang cukup besar di daratan. Apabila salju atau es ini mencair, dapat menyebabkan naiknya muka air laut dan menggenangi daerah pantai. Meskipun jumlah uap air di bumi waktu tertentu sangat sedikit dibandingkan dengan jumlah total suplai air di bumi, tetapi jumlah absolut dalam siklus yang melalui atmosfer setiap tahunnya sangat besar, kira-kira 380.000 km3, jumlah yang cukup untuk menutupi permukaan bumi sampai kedalaman sekitar satu meter. Karena jumlah total dari uap air di atmosfer kira-kira tetap sama, maka curah hujan tahunan rata-rata di permukaan bumi harus sama dengan jumlah air yang menguap. Tetapi untuk semua daratan, jumlah curah hujan lebih banyak daripada penguapan, sebaliknya di laut, jumlah penguapan lebih banyak daripada curah hujannya. Karena muka air laut tidak mengalami penurunan, maka curah hujan di daratan sebanding dengan penguapan di laut.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. ALIRAN AIR PERMUKAAAN ( RUN OFF )

Hujan yang jatuh di laut mengakhiri siklus ini dan akan mulai dengan siklus yang baru. Hujan yang jatuh di daratan akan melalui jalan yang lebih panjang untuk mencapai laut.

Setiap tetes air hujan yang jatuh ke tanah merupakan pukulan-pukulan kecil ke tanah. Pukulan air ini memecahkan tanah yang lunak sampai batu yang keras. Partikel pecahan ini kemudian mengalir menjadi lumpur, dan lumpur ini menutupi pori-pori tanah sehingga menghalangi air hujan yang akan meresap ke dalam tanah. Dengan demikian maka semakin banyak air yang mengalir di permukaan tanah. Aliran permukaan ini kemudian membawa serta batu-batu dan bongkahan lainnya, yang akan semakin memperkuat gerusan pada tanah. Goresan akibat gerusan air dan partikel lainnya ke tanah akan semakin membesar. Goresan ini kemudian menjadi alur-alur kecil, kemudian membentuk parit kecil, dan akhirnya berkumpul menjadi anak sungai. Anak-anak sungai ini kemudian berkumpul menjadi satu membentuk sungai.

Sebagian air hujan akan meresap ke dalam tanah dan sebagian lagi akan mengalir di permukaan ke darah yang lebih rendah, dan kemudian akan berkumpul di danau atau sungai dan akhirnya mengalir ke laut. Bila curah hujan lebih besar daripada kemampuan tanah untuk menyerap air, maka kelebihan air tersebut akan mengalir dipermukaan menuju ke danau atau sungai. Air yang meresap ke dalam tanah (infiltrasi) atau yang mengalir di permukaan (run off) akan menemukan jalannya untuk kembali ke atmosfer, karena adanya evaporasi dari tanah, danau dan sungai.

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 retakan-retakan/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 parit-parit kecil yang makin lama makin tertoreh/terkikis baik secara lateral maupun vertikal. Akhirnya terbentuk sungai-sungai kecil sebagai sistem sungai.

            Kegiatan-kegiatan aliran air sungai tergantung pada beberapa faktor (Lobeck, 1939: 158) adalah sebagai berikut :

1.      Curah hujan yang tinggi, hujan yang efektif (tinggi) tidak saja menyebabkan aliran yang kuat, tetapi juga bertambah banyaknya jumlah aliran sungai yang permanen. Sebagai contoh,  sungai-sungai dibagian timur Amerika Serikat lebih banyak jika dibandingkan dengan di bagian barat.

2.      Tanah-tanah ponus yang dalam dan banyaknya tumbuhan yang tumbuh cenderung menyerap air hujan dan mengurangi aliran permukaan (run-off) . Seperti pada daerah-daerah tinggi yang luas dipantai selatan Alabama dan Missisipi, walaupun curah hujan tinggi tetapi sungai tidak banyak jumlahnya.

3.      Daerah yang terdiri dari batu gamping serta aliran bawah permukaan (bawah tanah) tidak menyebabkan terdapatnya aliran permukaan. Misalnya didaerah Karst Dalmatia tidak mempunyai banyak sungai, walaupun curah hujannya paling lebat didaerah Eropa.

4.      Daerah arid dengan vegetasi yang kurang menentukan aliran sungai, baik volume, jumlah air , maupun keadan permanen aliran yang minimum.

5.      Tanah-tanah liat yang kedap air sungai glacial, menambah aliran air permukaan yang mengurangi jumlah aliran bawah tanah, sehingga mempercepat pengerjaan erosi.

Aliran air pada sebuah sungai pada umumnya mengalir tidak tetap, mengikuti muatan sedimen unsure-unsur lain yang larut didalam air. Oleh karena itu, sungai mempunyai ciri yang tersendiri  dan berbeda dengan massa air lain seperti danau, laut, dan sebagainya. Adapun ciri tersebut adalah sebagai berikut seperti yang dikemukakan oleh Sudarja dan Akub (1977: 38) antara lain adalah sebagai berikut :

1.      Pengalirannya tidak tetap, kadang kala alirannya deras dan ada kalanya lambat, menghilang ke bawah permukaan dan sebagainya.

2.      Mengangkut material, dari mulai Lumpur yang halus, pasir, kerikil sampai pada material batuan yang lebih besar yang tergantung besar alirannya.

3.      Mengalir mengikuti saluran tertentu yang pada sisi kanan kirinya dibatasi oleh tebing yang bias curam berupa lembah-lembah dari lembah dangkal sampai pada lembah-lembah yang dalam.

            Sungai sebagai suatu system yang terdiri dari beberapa anak sungai yang tergabung ke dalam sungai induk pada suatu daerah aliran. Jadi daerah aliran suatu sungai yang sering disebut DAS merupakan suatu wilayah ekosistem yang dibatasi oleh pemisah topografi dan berfungsi sebagai pengumpul, penyimpan dan penyalur air beserta sedimen dan unsur hara lainnya. Melalui system sungai yang mempunyai outlet tunggal, system aliran pada DAS terbagi ke dalam daerah aliran hulu, daerah aliran tengah, daerah aliran hilir. Di masing-masing daerah aliran ini terjadi proses geomorfik yang berbeda. Misalnya di bagian daerah aliran hulu biasanya terjadi erosi vertical, bagian daerah tengah terjadi erosi vertical dan lateral kira-kira sama kuat, dan didaerah aliran hilir terjadi proses erosi lateral. Kegiatan aliran air sungai biasanya adalah mengambil (mengerosi/ mengikir), mengangkut, dan mengendapkan, sehingga suatu lembah sungai sangat tidak tetap dalam arti selalu mengalami perubahan-perubahan tersebut dapat tejadi pada panjang, lebar atau dalamnya lembah.

            Air sungai dalam perjalannanya dari hulu ke hilir melakukan kegiatan mengikis, mengambil bahan lepas, mengangkut dan mengendapkan.Suatu lembah penampangnya tidak tetap dan sifatnya dinamik (mengalami perubahan-perubahan). Perubahan ini di sebabkan karena erosi, erosi tersebut bias berupa erosi mudik(menyebabkan lembah panjang kearah  ulu), erosi lateral (menyebabkan pelebaran lembah), dan erosi vertical (menyebabkan pendalaman lembah). Lembah dapat bertambah panjang akibat terjadi erosi lateral pada daerah-daerah aliran sungai pada stadium tua. Terbentuknya meander menyebabkab bertambah panjangnya lembah. Meander merupakan aliran merupakan aliran sungai yang berliku-liku sebagai akibat dari erosi lateral, sehingg dengn berliku-likunya aliran sungai lembah sungaipun bertambah panjang.

Perubahan muka air laut dimana sungai tersebut bermuara. Penurunan muka air laut ini dapat disebabkan karena terjadi pengangkatan dasar laut atau penurunana dasar laut. Terjadinya penurunan dan pendangkalan dasar laut menyebabkan aliran sungai bertambah panjang kearah laut, muara bergeser kearah laut dan garis pantai bertambah lebar.

2.2.PROSES TERJADINYA RUNOFF (LIMPASAN PERMUKAAN)

Pada saat hujan turun, tetesan pertama air hujan ditangkap oleh daun dan tajuk vegetasi. Ini biasanya disebut sebagai simpanan intersepsi.

Infiltrasi

Kurva kapasitas infiltrasi

Curah Hujan

Retensi

Kalau hujan berlangsung terus, air hujan yang mencapai permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi) sampai mencapai suatu taraf dimana intensitas hujan melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Setelah itu, celah-celah dan cekungan di permukaan tanah, parit-parit, dan cekungan lainnya (simpanan permukaan) semua dipenuhi air, dan setelah itu barulah terjadi runoff.

Kapasitas infiltrasi tanah tergantung pada tekstur dan struktur tanah, dan dipengaruhi pula oleh kondisi lengas tanah sebelum hujan. Kapasitas awal (tanah yang kering) biasanya tinggi, tetapi kalau hujan turun terus, kapasitas ini menurun hingga mencapai nilai keseimbangan yang disebut sebagai laju infiltrasi akhir.

Proses runoff akan berlangsung terus selama intensitas hujan lebih besar dari kapasitas infiltrasi aktual, tetapi runoff segera berhenti pada saat intensitas hujan menurun hingga kurang dari laju infiltrasi aktual.

2.3.FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RUNOFF

Terlepas dari karakteristik hujan, seperti intensitas hujan, lama hujan dan distribusi hujan, ada beberapa faktor khusus lokasional (daerah tangkapan air) yang berhubungan langsung dengan kejadian dan volume runoff.

1.      Tipe Tanah

Kapasitas infiltrasi suatu tanah dipengaruhi oleh porositas tanah, yang menentukan kapasitas simpanan air dan mempengaruhi resistensi air untuk mengalir ke lapisan tanah yang lebih dalam.

Porositas suatu tanah berbeda dengan tanah lainnya. Kapasitas infiltrasdi tertinggi dijumpai pada tanah-tanah yang gembur, tekstur berpasir; sedangkan tanah-tanah liat dan berliat biasanya mempunyai kapasitas infiltrasi lebih rendah.  Bagan-bagan berikut menyajikan beragam kapasitas infiltrasi yang diukur pada berbagai tipe tanah.

Kapasitas infiltrasi juga tergantung pada kadar lengas tanah pada akhir periode hujan sebelumnya. Kapasitas infiltrasi aweal yang tinggi dapat menurun dengan waktu (asalkan hujan tidak berhenti) hingga mencapai suatu nilai konstan pada saat profil tanah telah jenuh air.

Liat Lempung Lempung berpasir Pasir

Kondisi seperti ini hanya berlaku kalau kondisi permukaan tanah tetap utuh tidak mengalami gangguan. Telah diketahui bahwa rataan ukuran tetesan air hujan meningkat dengan meningkatnya intensitas hujan. Dalam suatu intensitas hujan yang tinggi, energi kinetik tetesan air hujan sangat besar pada saat memukul permukaan tanah. Hal ini dapat menghancurkan agregat tanah dan dispersi tanah, dan mendorong partikel-partikel halus tanah memasuki pori tanah. Pori tanah dapat tersumbat dan terbentuklah lapisan tipis yang padat dan kompak di permukaan tanah sehingga mereduksi kapasitas infiltrasi.

Fenomena seperti ini lazim disebut sebagai “capping, crusting atau sealing”. Hal ini  dapat menjelaskan mengapa di daerah-daerah arid dan semi-arid yang mempunyai pola hujan dengan intensitas tinggi dan frekuensi tinggi, volume rinoff sangat besar meskipun hujannya sebentar dan kedalaman hujan relatif kecil.

Tanah-tanah dengan kandungan liat tinggi (misalnya tanah-tanah abu volkan dengan kandungan liat 20% ) sangat peka untuk membentuk kerak-permukaan dan selanjutnya kapasitas infiltrasi menjadi menurun. Pada tanah-tanah berpasir, fenomena kerak-permukaan ini relatif kecil.

2.      Vegetasi

Besarnya simpanan intersepsi pada tajuk vegetasi tergantung pada macam vegetasi dan fase pertumbuhannya. Nilai-nilai intersepsi yang lazim adalah 1 - 4 mm. Misalnya tanaman serealia, mempunyai kapasitas simpanan intersepsi lebih kecil dibandingkan dengan rumput penutup tanah yang rapat. Hal yang lebih penting adalah efek vegetasi terhapad kapasitas infiltrasi tanah.  Vegetasi yang rapat menutupi tanah dari tetesan air hujan dan mereduksi efek kerak-permukaan.  Selain itu, perakaran tanaman dan bahan organik dalam tanah dapat meningkatkan porositas tanah sehingga memungkinkan lebih banyak air meresap ke dalam tanah. Vegetasi juga menghambat aliran air permukaan terutama pada lereng yang landai, sehingga air mempunyai kesempatan lebih banyak untuk meresap dalam tanah atau menguap.

3.      Kemiringan dan ukuran daerah tangkapan

Pengamatan pada petak-petak ukur runoff menunjukkan bahwa  petak-petak pada lereng yang curam menghasilkan runoff lebih banyak dibanding dengan petak-petak pada lereng yang landai. Selain itu, jumlah runoff menurun dengan meningkatnya panjang lereng. Hal seperti ini terjadi karena aliran air permukaan lebih lambat dan waktu konsentrasinya lebih panjang (yaitu waktu yang diperlukan oleh tetes air hujan untuk mencapai outlet daerah tangkapan air). Hal ini berarti bahwa air mempunyai lebih banyak kesempatan untuk infiltration dan evaporasi sebelum ia mencapai titik pengukuran di outlet. Hal yang sama juga berlaku kalau kita membandingkan daerah-daerah tangkapan yang ukurannya berbeda.

Efisiensi runoff (volume runoff per luasan area) meningkat dengan menurunnya ukuran daerah-tangkapan air, yaitu semakin besar ukuran daerah-tangkapan berarti semakin besar (lama) waktu konsentrasi air dan semakin kecil efisiensi runoff.

Efisiensi Runoff

Ukuran Zone Tangkapan Air, A  (hektar)

Akan tetapi harus diingat bahwa diagram pada gambar di atas dibuat dari kasus khusus di daerah “Negev desert” dan tidak berlaku umum di daerah-daerah lainnya. Diagram ini menyajikan pola kecenderungan umum hubungan runoff dan ukuran daerah tangkapan.

2.4. HUBUNGAN ANTARA RUNOFF, EROSI DAN KONSERVASI

Kerusakan tanah pertanian di daerah tropis sebagian besar disebabkan oleh pemilihan dan penerapan teknologi yang salah tanpa memeperhatikan nilai-nilai ekologi. Salah satu dampak pemilihan dan penerapan teknologi yang tidak benar adalah erosi.
Erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa yang menyebabkan terlepasnya partikel-partikel tanah sebagai akibat tenaga air, angin atau salju dan pengalirannya ke daerah yang lebih rendah. Erosi mengakibatkan merosotnya produktivitas tanah, menurunnya daya dukung tanah untuk memproduksi hasil pertanian dan terganggunya nilai keseimbangan lingkungan hidup.

Di daerah tropis basah seperti Indonesia, erosi terutama disebabakan oleh daya rusak air hujan. Air hujan yang jatuh ke permukaan tanah sebagian merembes ke dalam tanah, sebagian kecil menguap dan sebagian lagi mengalir di permukaan tanah menuju tempat yang rendah. Aliran permukaan (run off) inilah yang menjadi penyebab erosi.

Erosi yang di sebabkan oleh aliran air di permukaan dapat dicegah dengan adanya konservasi, atau penanaman tumbuh-tumbuhan. Tumbuh-tumbuhan ini ditanam bertujuan untuk menambah kapasitas penampungan air agar tidak terlalu cepat terjadinya peluapan air di dalam permukaan.

Daftar pustaka

Sudarja Adiwikarta dan Akub Tisnasomantri, (1977), Geomorfologi jilid 1, Bandung

            Jurusan Pend. Geografi IKIP Bandung.