HIDROLOGI

INTERSEPSI, CURAH HUJAN, & HIDROLOGI

Latar Belakang

            Peranan Hutan sebagai penyerap karbon mulai menjadi sorotan pada saat bumi dihadapkan pada persoalan efek rumah kaca, berupa kecenderungan peningkatan suhu udara atau biasa disebut sebagai pemanasan global. Penyebab terjadinya pemanasan global ini adalah adanya peningkatan konsentrasi Gas Rumah Kaca (GRK) di atmosfer dimana peningkatan ini menyebabkan kesetimbangan radiasi berubah dan suhu bumi menjadi lebih panas (Slamet, 2009).

Gas Rumah Kaca adalah gas-gas di atmosfer yang memiliki kemampuan menyerap radiasi gelombang panjang yang dipancarkan kembali ke atmosfer oleh permukaan bumi. Sifat termal radiasi inilah menyebabkan pemanasan atmosfer secara global (global warming). Di antara GRK penting yang diperhitungkan dalam pemanasan global adalah karbon dioksida (CO2), metana (CH4) dan nitrous oksida (N2O). Dengan kontribusinya yang lebih dari 55% terhadap pemanasan global, CO2 yang diemisikan dari aktivitas manusia (anthropogenic) mendapat perhatian yang lebih besar. Tanpa adanya GRK, atmosfer bumi akan memiliki suhu 30oC lebih dingin dari kondisi saat ini. Namun demikian seperti diuraikan diatas, peningkatan konsentrasi GRK saat ini berada pada laju yang mengkhawatirkan sehingga emisi GRK harus segera dikendalikan. Upaya mengatasi (mitigasi) pemanasan global dapat dilakukan dengan cara mengurangi emisi dari sumbernya atau meningkatkan kemampuan penyerapan (Agus, 2004).

Intersepsi merupakan proses terserapnya air hujan oleh tajuk-tajuk tanaman seperti daun,dahan,dan batang atau secara umum merupakan bagian dari hujan yang tertahan oleh vegetasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi intersepsi :

-          Tipe vegetasi

-          Kondisi/umur vegetasi

-          Intensitas hujan

-          Lokasi

-          Luas tajuk penutup vegetasi atau kerapatan

Intersepsi hujan tidak dapat diukur secara langsung melainkan dengan melakukan pengukuran terhadap komponen intersepsi yaitu hujan bruto dan hujan neto (Seyhan, 1990).

Hutan dengan penyebarannya yang luas, dengan struktur dan komposisinya yang beragam diharapkan mampu menyediakan manfaat lingkungan yang amat besar bagi kehidupan manusia antara lain jasa peredaman terhadap banjir, erosi dan sedimentasi serta jasa pengendalian daur air. Peran hutan dalam pengendalian daur air dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Sebagai pengurang atau pembuang cadangan air di bumi melalui proses :

a.    Evapotranspirasi

b.    Pemakaian air konsumtif untuk pembentukan jaringan tubuh vegetasi.

2. Menambah titik-titik air di atmosfer.
3. Sebagai penghalang untuk sampainya air di bumi melalui proses intersepsi.
4. Sebagai pengurang atau peredam energi kinetik aliran air lewat :

a.    Tahanan permukaan dari bagian batang di permukaan

b.    Tahanan aliran air permukaan karena adanya seresah di permukaan.

5. Sebagai pendorong ke arah perbaikan kemampuan watak fisik tanah untuk memasukkan air lewat sistem perakaran, penambahan bahan organik ataupun adanya kenaikan kegiatan biologik di dalam tanah.

              Semua peran vegetasi tersebut bersifat dinamik yang akan berubah dari musim ke musim maupun dari tahun ke tahun. Dalam keadaan hutan yang telah mantap, perubahan peran hutan mungkin hanya nampak secara musiman, sesuai dengan pola sebaran hujannya (Asdak, 2007).

INTERSEPSI DAN NILAINYA

Intersepsi hujan merupakan proses tertahannya air hujan pada tajuk tanaman. Air yang tertahan pada tajuk tersebut akan terevaporasi kembali ke atmosfer. Air hujan yang jatuh menembus tajuk tanaman disebut sebagai curahan tajuk (throughfall) dan air hujan yang mengalir melalui batang disebut sebagai aliran batang (stemflow), kedua komponen itu disebut sebagai hujan neto. Curahan tajuk dan aliran batang akan jatuh menyentuh tanah atau lantai hutan dan akan diresap oleh tanah menjadi bagian air tanah. Perbedaan penutupan vegetasi pada ekosistem hutan memberikan nilai intersepsi hujan yang berbeda sehingga memengaruhi besarnya air hujan yang jatuh menyentuh tanah dan menjadi bagian air tanah. Sehingga intersepsi merupakan proses yang penting dalam siklus hidrologi (Slamet, 2009).

Nilai intersepsi akan diperoleh dari selisih hujan bruto dengan hujan neto. Pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang sederhana seperti penelitian yang dilakukan oleh Agustina (1999), yaitu menggunakan plastik 1x1 m untuk menampung curahan tajuk dan jerigen untuk menampung air dari batang yang mengalir melalui selang. Penelitian lebih lanjut digunakannya bejana berjungkit (tipping bucket) untuk mengukur besarnya air yang jatuh sebagai curahan tajuk dan aliran batang seperti yang dilakukan oleh Jackson (1999). Pengukuran intersepsi yang dilakukan di hutan tanaman A.loranthifolia Sal. di DAS Cicatih hulu Sukabumi ini menggunakan bejana berjungkit dengan perekaman data otomatis. Data yang diperoleh dapat digunakan untuk melihat kebasahan tajuk, intensitas curahan tajuk dan aliran batang saat terjadinya hujan serta menentukan besarnya intersepsi hujan pada hutan tanaman A.loranthifolia Sal. di DAS Cicatih hulu Sukabumi. (Heriansyah, 2008).

Fungsi hidrologi hutan yang penting salah satunya adalah kemampuan dalam mengintersepsikan air. Jumlah air yang terintersepsi bisa mencapai 500 mm / tahun. Tergantung pada lebat tidaknya hutan dan pola hujan. Dengan demikian penebangan hutan dan konversi hutan menjadi peruntukan lain berpotensi meningkatkan debit ait di sungai dan kalau sungainya bermuara ke danau akan mempertinggi muka air danau. Kenaikan ini tentu sangat dipengaruhi oleh berapa luas lahan hutan yang dikonversi, relatif terhadap luas total Daerah Tangkapan Air (DTA). Bagaimana bentuk pengguaan lahan sesudah hutan dibuka dan apakah DTA cukup luas dibandingkan dengan luas muka air danaunya sendiri (Agus, 2004).

Besarnya intersepsi hujan suatu vegetasi juga dipengaruhi oleh umur tegakan vegetasi yang bersangkutan. Dalam perkembangannya, bagian-bagian tertentu vegetasi akan mengalami pertumbuhan atau perkembangan. Pertumbuhan bagian-bagian vegetasi yang mempunyai pengaruh terhadap besar kecilnya intersepsi adalah perkembangan kerapatan atau luas tajuk, batang, dan cabang vegetasi. Semakin luas atau rapat tajuk vegetasi semakin banyak air hujan yang dapat ditahan sementara untuk kemudian diuapkan kembali ke atmosfer. Demikian juga halnya dengan jumlah percabangan pohon. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa semakin tua, luas, dan kerapatan tajuk kebanyakan vegetasi akan semakin besar serta jumlah percabangan pohon juga menjadi semakin banyak. Oleh kombinasi kedua faktor tersebut menyebabkan jumlah air hujan yang dapat ditahan sementara oleh vegetasi tersebut menjadi semakin besar sehingga kesempatan untuk terjadinya penguapan juga menjadi besar (Seyhan, 1990).

Salah satu luaran dari sistem DAS adalah debit aliran sungai yang merupakan indicator fungsi DAS da1am pengaturan proses, khususnya dalam alih ragam bujan menjadi aliran. Terdapat sifat khas dalam sistem DAS yang menunjukkan sifat tanggapan DAS terrhadap suatu masukan (hujan) tertentu dan sifat ini diandaikan tetap untuk masukan dengan besaran dan penyebaran tertentu.

Sifat khas sistem DAS ini adalah hidrograf satuan (unit hydrograph). Data pengukuran tinggi muka air, debit, bujan harlan dan hujan yang lebih pendek dengan kualitas baik tidak selalu tersedia di setiap DAS sehingga untuk mendapatkan informasi tentang hidrograf satuan didekati dengan pendekatan hidrograf satuan sintetik (HSS) yang diantaranya memanfaatkan data morfometri DAS. Pendekatan dengan HSS bersifat empiris dan seringkali bersifat setempat, sehingga untuk digunakan di tempat lain memerlukan pengujian keberlakuannya. Tujuan dari penelitian ini adalah (1) Mendapatkan model hidrograf satuan sintetik terbaik di DAS Ciliwung Hulu, (2) Mendapatkan informasi keberlalruan model hidrograf satuan sintetik di DAS yang lainnya, dan (3) Mendapatkan model HSS dengan parameter morfometri DAS yang lebih mudah diukur di Peta Rupa Bumi Penerapan HSS Gama luntuk menduga hidrograf satuan di DAS Ciliwung Hulu masih belum memuaskan terlihat dari besamya nilai coefficient of efficiency (CE) yang hanya 0,81, 0,85, 0,73 dan 0,81 secara bertutut-turut untuk HSS tahun 2003, 2004, 2005 dan HS periode 2003-2005 (Slamet, 2009).

Pada proses intersepsi, air yang diuapkan adalah air yang berasal dari curah hujan yang berada pada permukaan daun, ranting, dan cabang serta belum sempat masuk ke dalam tanah. Mengacu pada hasil penelitian yang menunjukkan bahwa penyerapan air intersepsi oleh jaringan tanaman yang kemudian diuapkan kembali melalui proses transpirasi adalah kecil, maka intersepsi dibicarakan secara terpisah dari transpirasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses intersepsi dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu vegetasi dan iklim. Air pada permukaan tajuk vegetasi lebih siap untuk terjadinya proses evaporasi dibandingkan air yang ada di tempat lain dalam suatu DAS. Akibatnya bila daun basah, proses intersepsi akan berlangsung beberapa kali lebih cepat daripada transpirasi dari permukaan vegetasi yang tidak terlalu basah (Asdak, 2007).

METODE PERLAKUAN

Bahan dan Alat

            Bahan dan alat yang digunakan pada praktikum ini adalah :

1.      Data curah hujan hasil pengukuran

2.      Besarnya aliran batang (stemflow) pada setiap hari hujan

3.      Besarnya air lolos (throughfall) pada setiap hari hujan

4.      Alat hitung yakni berupa kalkulator dan alat tulis

Prosedur Kerja

            Adapun tahapan prosedur praktikum ini adalah :

1.      Ditabulasikan setiap hasil pengukuran pada hari yang sama yaitu data curah hujan, aliran batang, dan troughfall.

2.      Dihitung besarnya intersepsi dengan rumus sebagai berikut :

I = Ch – (Sf + Tf)

 I          = Intersepsi (mm)

Ch       = Curah hujan (mm)

Sf        = Stemflow (mm)

Tf        = Troughfall (mm)

3.      Dibuat grafik hubungan antara besarnya curah hujan dengan intersepsi.

4.      Dibuat pembahasannya dengan studi literatur terutama hal-hal yang mempengaruhi besar kecilnya intersepsi.

Kesimpulan :

Intersepsi sangat dipengaruhi oleh vegetasi pepohonan yang ada di arboretum tri dharma. Intersepsi merupakan proses terserapnya air hujan oleh tajuk-tajuk tanaman seperti daun,dahan,dan batang atau secara umum merupakan bagian dari hujan yang tertahan oleh vegetasi.

Kapasitas tampung permukaan tajuk dan serasah, dalam hubungannya dengan bidang permukaan tajuk juga akan meningkat. Kegunaan intersepsi adalah untuk menentukan besarnya curah hujan bersih atau jumlah curah hujan yang tersedia untuk air infiltrasi, air larian, aliran air bawah permukaan atau aliran air tanah. Rumus dalam mencari intersepsi adalah sebagai berikut :

CH bersih = CH tot – intersepsi total atau jumlah aliran batang dengan air lolos (Sf + Tf)

Hasil yang diperoleh pada pengukuran intersepsi bernilai negatif. Hal ini dikarenakan penjumlah stemflow dan througfall lebih besar dibandingkan dengan curahan hujan. Curah hujan diperoleh datanya berjumlah kecil karena bentuk penakar hujan berbentuk silindris dengan ukuran kecil sehingga air yang tertampung sedikit, sedangkan untuk pengukuran stemflow dan throughfall yang digunakan adalah jerigen 20 L dan plastik terpal berukuran 2x2 m. selain itu faktor-faktor yang mempengaruhi intersepsi :

-          Tipe vegetasi

-          Kondisi/umur vegetasi

-          Intensitas hujan

-          Lokasi

-          Luas tajuk penutup vegetasi atau kerapatan

Vegetasi pepohonan yang umumnya mempunyai arsitektur tajuk ringan mengakibatkan intensitas penutupan tajuk relatif ringan. Kondisi tersebut memberikan peluang besar bagi air hujan untuk lolos dari cegatan tajuk (intersepsi tajuk), sehingga air hujan yang lolos dan mencapai lantai hutan relatif besar.  Pada hari yang ketiga diperoleh besar intersepsi adalah -15,05 dan pada hari yang ke tujuh jumlah intersepsi adalah -6901,82.

Pengukuran inetrsepsi dilakukan dengan mengukur volume throughfall dan stemflow yakni untuk mengukur curah hujan yang berasal dari tajuk dapat digunakan plastik terpal yang berukuran 2x2 m dan apabila mengukur stemflow dilakukan dengan membuat selang pada batang yang ditempelkan dengan ter (aspal) sehingga aliran selang lengket dan diletakkan jerigen di ujung selang sehingga air tertampung pada saat hujan datang. Hal ini sesuai dengan pernyataan Heriansyah (2009), yang menyatakan Pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan alat yang sederhana seperti penelitian yang dilakukan oleh Agustina (1999), yaitu menggunakan plastik 1x1 m untuk menampung curahan tajuk dan jerigen untuk menampung air dari batang yang mengalir melalui selang.

Air lolos yang relatif besar akan berpeluang lebih besar yang mencapai lantai hutan kemudian meresap ke profil tanah di bawah tegakan pohon bersama-sama aliran batang dan mengisi kelembaban tanah yang sangat diperlukan bagi tanaman. Hal ini sesuai dengan pernyataan Asdak (2007) yang menyatakan bahwa  Air pada permukaan tajuk vegetasi lebih siap untuk terjadinya proses evaporasi dibandingkan air yang ada di tempat lain dalam suatu DAS. Akibatnya bila daun basah, proses intersepsi akan berlangsung beberapa kali lebih cepat daripada transpirasi dari permukaan vegetasi yang tidak terlalu basah. Dengan demikian proses intersepsi berhubungan dengan evaporasi dan transpirasi.

Tajuk ringan yang dimiliki oleh pepohonan akan sangat berperan penting selain dapat memperbesar air lolos, juga penting bagi tembusnya sinar matahari yang diperlukan oleh tanaman. Arsitektur tajuk pepohonan yang relatif ringan tersebut cocok untuk tanaman campuran (tumpangsari). Kondisi tersebut akan lebih baik lagi apabila dilakukan pemeliharaan tegakan seperti penjarangan tegakan karena secara teoritis dapat memperbesar air lolos dan memperbesar sinar matahari menembus tajuk yang sangat diperlukan tanaman. Air pada permukaan tajuk lebih siap terjadinya evaporasi dibandingkan yang lainnya, maka bila daun basah, proses intersepsi akan berlangsung beberapa lebih cepat dari transpirasi dari permukaan vegetasi yang tidak terlalu basah.

Air lolos :

1.      Air lolos (Throughfall) akan semakin berkurang sejalan dengan bertambah rapatnya tajuk tegakan dan aliran batang (Stemflow) akan semakin bertambah tapi tidak terlalu banyak dari aliran batang sebelumnya

2. Vegetasi pepohonan yang umumnya mempunyai arsitektur tajuk ringan mengakibatkan intensitas penutupan tajuk relatif ringan.
3. Air lolos yang relatif besar akan berpeluang lebih besar yang mencapai lantai hutan kemudian meresap ke profil tanah di bawah tegakan pohon bersama-sama aliran batang dan mengisi kelembaban tanah yang sangat diperlukan bagi tanaman.

4.      Besarnya air hujan yang terinsepsi merupakan fungsi dari karakteristik hujan (lebat , Intersepsi rendah), jenis, umur dan kerapatan tegakan (makin tua tegakan, intersepsi makin tinggi, rapat,makin besar intersepasi).

5. Semakin luas atau rapat tajuk vegetasi semakin banyak air hujan yang dapat ditahan.