II. TINJAUAN PUSTAKA
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Hujan merupakan salah satu bentuk presipitasi, yang memainkan peranan penting dalam siklus hidrologi. Jumlah air hujan diukur menggunakan pengukur hujan, yang dinyatakan sebagai hujan yaitu butir hujan dengan diameter > 0.5 mm. WMO (World Meteorological Organization) mengatur arahan cara pengukuran curah hujan dengan melakukan keragaman teknik beserta alat-alat. Pada umumnya pengukuran curah hujan sendiri sebenarnya sangat mudah dilakukan, yaitu dengan menggunakan alat-alat yang sederhana kita sudah bisa mendapatkan data curah hujan. Standar pengukuran curah hujan yang telah ada berfungsi untuk mempermudah pengukuran yang dilakukan dan agar terhindar dari berbagai ganguan. Sebenarnya pemasangan penakar hujan hanya dapat dilakukan di daerah yang tidak menghalangi hujan, sehingga curah hujan yang terukur dapat mewakili wilayah yang luas. Pada umumnya ada 2 jenis alat yang digunakan untuk pengamatan, yakni jenis manual dan jenis otomatic. Alat ukur yang sering digunakan yaitu tipe observatorium (obs) atau sering disebut ombrometer merupakan jenis manual. World Meteorological Organization (WMO) mempunyai standarisasi untuk alat tipe observatorium ini dengan diameter mulut penakar sebesar 11.3 cm atau 5 inchi dan dipasang dengan ketinggian mulut penakar 1.2 dari permukaan tanah. Tipping bucket rain gauge pada umumnya juga mengikuti standar dari WMO dengan diameter lebih besar. Dalam pengukuran curah hujan dapat dilakukan dengan berbagai alat yang berbeda seperti diameter, ketinggian dan luas penakar hujan, hanya saja alat-alat pengukur tersebut harus diletakkan pada daerah yang terbuka dan tidak ada penghalang yang akan mempengaruhinya, sehingga curah hujan yang terukur dapat mewakili wilayah yang luas. 1.2 Tujuan Penelitian Membandingkan beberapa penakar hujan dengan ukuran diameter mulut penakar dan ketinggian posisi pemasangan dari permukaan.
2.1 Presipitasi Presipitasi adalah nama umum dari uap yang mengkondensasi dan jatuh ke tanah dalam rangkaian proses siklus hidrologi. Jumlah presipitasi selalu dinyatakan dengan dalamnya presipitasi (mm) seperti hujan (Sosrodarsono, 2006). Ruang dan waktu merupakan dua dimensi yang lazim menjadi perhatian para ahli hidrologi dalam mengkaji presipitasi. Dalam menentukan jumlah rata-rata presipitasi pada beberapa bagian permukaan bumi, ada beberapa faktor yang mempengaruhi presipitasi seperti sirkulasi uap air, arah angin dan kecepatan angin serta ketinggian tempat adalah penting dalam mengendalikan keragaman ruang presipitasi (Eagleson dalam Seyhan, 1977) : Untuk intensitas hujan, mengacu pada standar internasional (WMO) adalah sebagai berikut : Tabel 1. Kriteria Hujan Standar Internasional (WMO) Kriteria Hujan
Sangat Ringan Ringan Sedang / Normal Lebat Sangat Lebat
Intensitas per Jam
Intensitas per hari
< 0.1 mm 0.1 – 5.0 mm 5.0 – 10 mm 10 – 20 mm > 20 mm
< 5.0 mm 5.0 – 20 mm 20 – 50 mm 50 – 100 mm > 100 mm
Sumber : WMO 2.2 Persyaratan Penakar Hujan Tujuan utama setiap metode pengukuran presipitasi adalah untuk mendapatkan contoh yang benar-benar mewakili curah hujan di seluruh kawasan tempat pengukuran WMO (World Meteorological Office) 1970. Karena itu di dalam memasang suatu penakar presipitasi haruslah dijamin bahwa : 1. Percikan tetesan hujan ke dalam dan ke luar penampungan harus dicegah 2. Kehilangan air dari reservoir oleh penguapan haruslah seminimal mungkin Persyaratan dalam menempatkan penakar hujan adalah sangat penting untuk pengukuran yang benar-benar mewakili. Beberapa persyaratan disajikan di bawah ini: 1.
Untuk memperkecil pengaruh turbulensi angin (Larson dan Peck dalam Seyhan, 1977), tinggi penakar harus
1
dipertahankan seminimal mungkin. Untuk suatu luas lubang 4 dm2, angkaangka berikut diukur : Tabel 2. Tinggi Penakar Hujan Tinggi Penakar (m) % tangkapan 0 (di atas tanah) 100 0.4 93 – 97 1.5 84 - 96 Sumber : (Seyhan, 1977) Sebaliknya, penakar hujan harus diletakkan cukup tinggi. Penakar hujan setinggi tanah harus dilindungi dari ganguan hewan. Untuk perbandingan pengukuran, semua penakar hujan dalam suatu jaringan haruslah ditempatkan pada tinggi yang sama. 2. Untuk mulut penakar haruslah paralel dengan permukaan tanah. Pada daerah yang berbukit, di mana penakar kerap kali harus ditempatkan di atas bukit, ketelitian tangkapan penakar yang baku dapat ditingkatkan dengan memiringkannya tegak lurus permukaan tanah (Storey dan Hamilton dalam Seyhan, 1977). Namun, lokasi pada suatu kemiringan lereng umumnya harus dihindari. Pemilihan suatu tipe penakar hujan tertentu dan lokasinya di suatu tempat bergantung beberapa faktor. Di antaranya disebutkan di bawah ini (Volker dalam Seyhan, 1977) : 1. Dapat dipercaya (ketelitian pengukuran) 2. Tipe data yang diperlukan (menit, harian, dan lain-lain) 3. Tipe presipitasi yang akan diukur (adanya salju, tebalnya salju) 4. Dapat diperbandingkan dengan penakar hujan lain yang ada 5. Biaya instalansi dan perawatannya 6. Mudahnya pengamatan 7. Gangguan oleh hewan dan manusia. 2.2.1 Alat-alat Pengukur Presipitasi Tipe alat-alat pengukur presipitasi dapat didasarkan atas apakah alat-alat itu merupakan tipe pencatat atau bukan. Penakar hujan pencatat secara otomatis mengumpulkan datanya pada suatu grafik, pita pelubang, pita magnetik atau secara elektronik mengirim data ke penerima (komputer, satelit, dan lain-lain). Penakar hujan bukan pencatat harus dibaca secara berkala (sekali sehari, sekali seminggu, 15 hari, atau sebulan). Penakar ini tidak mencatat data dengan cara apapun. Klasifikasi menurut Seyhan didasarkan atas suatu kombinasi dua pendekatan, yaitu :
1.
Penakar hujan bukan pencatat Penakar-penakar hujan bukan pencatat yang disebutkan di bawah ini semuanya diletakkan di tanah. a. Penakar hujan baku (standar) : Diameter lubang (juga tingginya) berbagai di berbagai negara (3.57 inci di Kanada, 5 inci di Inggris, 8 atau 12 inci di AS). Suatu luasan 2 hingga 5 dm2 (spesifikasi WMO) ternyata paling sesuai untuk besarnya lubang. Tinggi penakar hujan beragam sekitar 40 cm. Botol-botol penampung harus dikosongkan dan diukur secara berkala (harian, mingguan maupun bulanan). b. Penakar hujan penyimpan (penjumlah) : Penakar ini merupakan penakar hujan baku dengan kapasitas lebih besar dan digunakan untuk menyimpan presipitasi musiman di kawasan yang jauh. Pengukuran penakar (lebih disukai karena ketelitiannya) maupun dengan mengukur kedalaman (jeluk) air dalam reservoir. c. Penakar hujan searas tanah : Tipe-tipe penakar hujan searas tanah meskipun lebih mahal dibandingkan dengan penakar hujan yang baku, mempunyai persentase tangkapan curah hujan yang tertinggi. d. Penakar hujan acuan internasional (International Reference Precipitasion Gauge) : karena berbagai negara mempunyai standar stasiun pengamat hujan yang berlainan, maka WMO telah mengembangkan suatu penakar acuan yang disebut IRPG. Penakar ini diusulkan sebagai suatu penakar hujan baku yang dapat digunakan sebagai pembanding bagi penakar hujan lainnya yang digunakan di berbagai negara. Penakar ini diambil dari tipe British Snowdon dengan luas lubang 128 cm2 dan 1 meter di atas tanah serta ditempatkan di dalam perisai angin tipe Alter. 2. Penakar Hujan Otomatik (pencatat) Semua penakar hujan otomatik akan mencatat data (dalam hal ini jumlah hujan) secara kontinu (interval 1 menit, 5 menit, 10 menit, dan lain-lain) maupun secara berkala pada beberapa macam grafik, pita pelubang, pita magnit, film, sinyal-sinyal listrik, dan lain-lain. a. Pemantauan hujan di tanah 1) Penakar hujan otomatik tipe penimbangan : peralatan ini serupa
2
dengan penakar hujan tipe pelampung. Secara kontinu, berat panci penampung ditambah hujan yang jatuh sejak pencatatan mulai dicatat. Reservoir di mana presipitasi dikumpulkan, dikosongkan dengan suatu sifon (serupa dengan penakar hujan tipe pelampung) setelah kedalaman curah hujan sebesar 5 mm atau 10 mm, tergantung pada lebar grafik. Jumlah hujan yang terakumulasi diplotkan pada suatu grafik yang diletakkan di sekitar drum yang berputar. Karena itu, hasilnya adalah suatu kurva massa curah hujan. 2) Penakar hujan otomatik tipe pelampung : Alat ini menampung presipitasi ke dalam penerima dan membawanya kepada suatu ruangan pelampung dimana pelampung akan naik bila tinggi muka air juga naik. Gerakan vertikal pelampung ini dipindahkan melalui suatu tongkat pelampung dan pena ke suatu grafik yang diletakkan di sekitar drum yang berputar. Air yang terakumulasi dalam ruangan pelampung disedot ke luar secara manual atau otomatis. 3) Penakar hujan otomatis tipe embertumpah (tipping bucket) : Alat ini juga dikenal sebagai tilting bucket, air presipitasi mengalir dari penerima ke dalam suatu ember yang terdiri atas dua bagian yang berbentuk segitiga dan dineracakan dalam keseimbangan yang tidak stabil pada suatu ujung pisau. Pembalikkan ember dikalibrasikan agar terjadi setelah jumlah air presipitasi yang terakumulasi dalam suatu bagian adalah sebesar 0.2 mm (spesifikasi WMO minimum). Pencatatan secara bertahap dan tidak kontinu (bukan suatu plot garis pada tipe-tipe timbangan dan pelampung). Kerugian penakar hujan ini adalah : (1) selama pembalikan, air dapat hilang jika curah hujan berintensitas tinggi, (2) kehilangan evaporasi dari bagian ruangan dapat cukup besar di kawasan-kawasan yang panas, (3) berhubung pencatatan yang bertahap maka alat ini tidak berguna untuk curah hujan yang sangat sedikit, (4) saat awal dan akhir tidak dapat diketahui secara tepat. Sebaliknya, tipe penakar ini tahan lama, sederhana dan memungkinkan pencatatan ditampung melalui pulsa listrik pada pita magnetik. 4) Pengindera jauh : Walaupun penakar hujan tersebut merupakan tahap
b. 1)
2)
3)
4)
percobaan, penelitian sedang dilakukan bagi penggunaan tipe pengideraan jauh yang berbeda di dalam pemantauan presipitasi (Seyhan, 1972). Pemantauan presipitasi dari udara (pengindera jauh) Kamera :Kamera-kamera metrik, pemandangan, gelombang banyak dan ultraviolet sedang digunakan di dalam mengkaji presiptasi. Penyaring gambar (Scanners) : Percobaan-percobaan sedang dilakukan dengan penyaring-penyaring gambar multi-spektral dan IRLS (Infra-Red Line Scanners – Penyaring Gambar Garis Infra Merah) untuk menentukan esensinya dalam pengkajian-pengkajian presipitasi. Keluaran yang tercatat adalah pita magnetik atau film. Radar : Penggunaan pencaran radar (radar scatterometer) dan SLAR sedang dikaji. Keluaran yang tercatat adalah pita magnetik atau film. Radiometer gelombang mikri yang spektrometer gelombang mikro juga sedang dikaji. Keluaran yang tercatat adalah pita magnetik.
2.3 Berbagai Model Penakar Hujan Di dunia banyak sekali tipe-tipe penakar hujan (Raingauge) dengan berbagai bentuk dan ukurannya. Tipe-tipe penakar hujan dengan berbagai bentuk dan model dibuat sesuai dengan kondisi suatu daerah tersebut. Misal pada daerah tropic biasanya bentuk penakar hujan (Raingauge) di buat besar karena curah hujan yang terjadi pada daerah tersebut lebih besar. Sedangkan untuk daerah subtropic alat yang dibuat lebih kecil karena daerah tersebut mempunyai curah hujan yang lebih kecil. Di bawah ini akan diperlihatkan beberapa model penakar hujan dengan berbagai ukuran.
3
Tabel 3. Tipe-tipe Penakar Hujan Tipe Perusahaan Luas Penampang Model Scientific 200 cm2 52202 Sales Inc, Amerika
Resolusi
Bahan
Sensor
0.1 mm
Thermoplastic components
Reed switch
Model 2500
HydroLynx, Amerika
314 cm2
0.25 mm, 0.5 mm, atau 0.1 mm
Anodized and Powder-coated aluminum
Reed switch
Tipping Bucket
GEOCIS (Geophysica l Consulting and Instrument Services), Indonesia
200 cm2
0.2 mm1 mm
Aluminium
Proximity
ECRN50 (PLVE M5-50)
ICT International , Australia
100 cm2
1 mm
High-impact ABS Construction
Singlespoon tipping bucket
ECRN50 (PLVE M5100) (PLVE M50100) TB5
ICT International , Australia
158.3 cm2
0.25 mm
High-impact ABS Construction
Doublespoon tipping bucket
ICT International , Australia
154 cm2
0.2 mm, 0.5 mm, atau 0.1 mm
Powder coated aluminium enclosure, ABS base
Dual Reed Switch
Gambar
4
Rain O Matic
DWC International sales, Denmark
200 cm2
0.2 mm, 0.25 mm, atau 0.5 mm
Aluminium
magnet
TB3 (PLV2)
ICT International , Australia
154 cm2
0.2 mm, 0.5 mm, atau 0.1 mm
Powder coated aluminium enclosure, diecast aluminium base
Dual Reed Switch
Model 6506A
Unidata Pty
323.5 cm2
0.2 mm
Painted funnel, polished stainless steel, cast alloy base
Sealed reed switch, debounce CCT fitted
Model 5050P
HydroLynx, Amerika
200 cm2
1 mm
Hard anodized aluminum
Sealed reed switch
Model TE525
Texas Electronics, Amerika
471 cm2
0.1 mm
Model HD201 3
Delta Ohm, Amerika
452 cm2
0.1 mm, 0.2 mm atau 0.5mm
Metal base materials
Magnetic reed switch
Model 2149
American Sigma, Amerika
330 cm2
0.02 mm
Epoxy coated aluminum and anodized aluminum
Reed switch
Magnetic reed switch
5
